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JP2014161590A - Dental x-ray imaging apparatus and image correction method in dental x-ray imaging - Google Patents

Dental x-ray imaging apparatus and image correction method in dental x-ray imaging Download PDF

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JP2014161590A
JP2014161590A JP2013036671A JP2013036671A JP2014161590A JP 2014161590 A JP2014161590 A JP 2014161590A JP 2013036671 A JP2013036671 A JP 2013036671A JP 2013036671 A JP2013036671 A JP 2013036671A JP 2014161590 A JP2014161590 A JP 2014161590A
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JP
Japan
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image
panoramic image
ray
dental
detector
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Pending
Application number
JP2013036671A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Ogawa
浩一 尾川
Akitoshi Katsumata
明敏 勝又
Tsutomu Yamakawa
勉 山河
Tatsuya Nagano
竜也 長野
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TELE SYSTEMS KK
Telesystems Co Ltd
Original Assignee
TELE SYSTEMS KK
Telesystems Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reliably remove or reduce a faulty shadow included in a panoramic image of an imaging target by correction processing in an imaging system which comprises an X-ray tube and a detector disposed across the subject and is rotational around the subject.SOLUTION: An X-ray imaging apparatus comprises an X-ray tube and a detector. The X-ray tube and the detector are rotated with a jaw part of a subject positioned therebetween for scanning by X rays (steps S1, S2). A first panoramic image with one of two structures, e.g. a tooth row, in focus is captured (step S2). A second panoramic image with the other of the two structures, e.g. the cervical spine, in focus is captured (step S3). With the one structure being an imaging target, an image of the other structure (faulty shadow) included in the panoramic image of the imaging target is removed or reduced on the basis of the first and second panoramic images, to generate a panoramic image of the imaging target (steps S4 to S7).

Description

本発明は、被検体の顎部をX線ビームでスキャンして透過X線を検出し、その検出したX線データをトモシンセシス(tomosynthesis)法で処理することによりパノラマ像を再構成する歯科用X線撮像装置及び歯科用X線撮像における画像補正方法に関する。   The present invention is a dental X-ray that reconstructs a panoramic image by scanning a jaw of a subject with an X-ray beam to detect transmitted X-rays and processing the detected X-ray data by a tomosynthesis method. The present invention relates to a line imaging apparatus and an image correction method in dental X-ray imaging.

近年、トモシンセシス法に依る被検体の断層撮影法が盛んに行われるようになっている。このトモシンセシス法の原理はかなり古くから知られているが(例えば特許文献1を参照)、近年では、そのトモシンセシス法に依る画像再構成の簡便さを享受しようとする断層撮影法も提案されている(例えば特許文献2及び特許文献3を参照)。また、歯科用でその例が多数見られるようになっている(例えば特許文献4、特許文献5を参照)。   In recent years, tomography of a subject by the tomosynthesis method has been actively performed. Although the principle of this tomosynthesis method has been known for a long time (see, for example, Patent Document 1), in recent years, a tomographic method has also been proposed in which it is desired to enjoy the simplicity of image reconstruction based on the tomosynthesis method. (For example, see Patent Document 2 and Patent Document 3). In addition, many examples are seen for dental use (see, for example, Patent Document 4 and Patent Document 5).

トモシンセシス法の歯科への応用の一つとして、通常、湾曲した歯列を2次元平面状に展開したパノラマ画像を得るパノラマ撮像装置が実用化されている。このパノラマ撮像装置は、通常、被検体の口腔部の周囲にX線管と縦長の幅にわたって画素を有する検出器との対を、その回転中心が想定された歯列に沿った一定軌道を画くように、その回転中心を複雑に移動させながら回転させる機構を備える。X線管と検出器との間は一定値に保持される。上述の一定軌道は、標準の形状及びサイズと見做される歯列に沿って予め設定した基準断層面(3次元的に存在する断層面)に焦点を当てるための軌道である。この回転中に、一定間隔で、X線管から照射されたX線が被検体を透過して検出器によりデジタル量のフレームデータとして検出される。このため、基準断層面に焦点を絞ったフレームデータが一定間隔毎に収集される。このフレームデータをトモシンセシス法で再構成して、基準断層面のパノラマ画像を得る。   As one application of the tomosynthesis method to dentistry, a panoramic imaging apparatus that obtains a panoramic image in which a curved dentition is developed in a two-dimensional plane is generally put into practical use. This panoramic imaging apparatus normally draws a pair of an X-ray tube and a detector having pixels over a longitudinal width around the oral cavity of a subject to form a constant trajectory along a dentition whose rotation center is assumed. Thus, a mechanism for rotating the rotation center in a complicated manner is provided. A constant value is maintained between the X-ray tube and the detector. The above-described constant trajectory is a trajectory for focusing on a reference tomographic plane (a tomographic plane existing three-dimensionally) set in advance along a dentition regarded as a standard shape and size. During this rotation, X-rays emitted from the X-ray tube are transmitted through the subject at regular intervals and detected as digital frame data by the detector. For this reason, frame data focused on the reference tomographic plane is collected at regular intervals. This frame data is reconstructed by the tomosynthesis method to obtain a panoramic image of the reference tomographic plane.

また、特許文献6には、X線管と検出器が同一中心点の周りに共に円軌道を描くように且つ互いに独立して回転可能な撮像系を持つパノラマ撮像装置の一例が開示されている。顎部はその円軌道の中に位置付けられる。X線管から照射されたX線は常に検出器の検出面に向くように制御される。   Patent Document 6 discloses an example of a panoramic imaging apparatus having an imaging system in which an X-ray tube and a detector can both rotate independently of each other so as to draw a circular orbit around the same center point. . The jaw is positioned in the circular orbit. X-rays irradiated from the X-ray tube are controlled so as to always face the detection surface of the detector.

特開昭57−203430JP-A-57-203430 特開平6−88790JP-A-6-88790 特開平10−295680JP-A-10-295680 米国特許公開US2006/0203959 A1US Patent Publication US2006 / 0203959 A1 特開2007−136163JP2007-136163A 国際公開WO2012/008492International Publication WO2012 / 008492

上述した特許文献6に記載のパノラマ撮像装置の場合、X線管と検出器の間の距離が固定ではなく、スキャンにより照射されるX線のパス毎にその距離が変わる。このため、障害陰影となる頸椎や左右の上顎を極力回避した所望のX線パスを比較的容易に設定できる一方で、X線管及び検出器を回転させる円軌道上の角速度の制御が複雑になる。   In the case of the panoramic imaging apparatus described in Patent Document 6 described above, the distance between the X-ray tube and the detector is not fixed, and the distance changes for each X-ray path irradiated by scanning. This makes it possible to set a desired X-ray path that avoids the cervical vertebra and the left and right upper jaws as much as possible, while making the control of the angular velocity on the circular orbit that rotates the X-ray tube and detector relatively complicated. Become.

反面、歯列の撮像に対して障害陰影になる頸椎などの構造物をなるべく回避するX線パスを実現する角速度を容易に設計できるが、所望の断層面をトモシンセシス法による再構成の処理、特に、シフト・アンド・アッドの処理が複雑になる。しかも、この再構成の処理をより正確に行おうとすると、断層方向の距離とシフフト・アンド・アッドの量の関係、すなわち撮像空間の構造を把握するためにファントムを用いて種々のキャリブレーションを行う必要がある。つまり、キャリブレーションの工程が複雑で時間が掛かる。加えて、このキャリブレーションの数に応じた収集場面にしか対応が出来ず、X線管と検出器が互いに独立して自在に回転可能である、つまり、X線管・検出器間の距離が可変である撮像系が持つ折角の利点を有効に活用するには煩雑と言える。   On the other hand, it is possible to easily design an angular velocity that realizes an X-ray path that avoids structures such as the cervical vertebrae that are obstructive to the imaging of the dentition, but the reconstruction of the desired tomographic plane by the tomosynthesis method, Shift and add processing is complicated. Moreover, in order to perform this reconstruction process more accurately, various calibrations are performed using a phantom in order to grasp the relationship between the distance in the tomographic direction and the amount of shift-and-add, that is, the structure of the imaging space. There is a need. That is, the calibration process is complicated and takes time. In addition, only the collection scenes corresponding to the number of calibrations can be dealt with, and the X-ray tube and the detector can be freely rotated independently of each other, that is, the distance between the X-ray tube and the detector is It can be said that it is cumbersome to effectively use the advantage of the folding angle of the variable imaging system.

そのような不便さを敢えて我慢するとしても、X線ビームが障害陰影になる頸椎を完全に通らないように軌道設計することはできない。また、頸椎を通る断面のパノラマ画像を観察したいとすると、逆に歯列が障害陰影として頸椎のパノラマ画像に写り込む。さらに、障害陰影となる部位は、歯列や頸椎に限られず、左右の顎骨であることもある。   Even if we dare to endure such inconvenience, it is impossible to design the trajectory so that the X-ray beam does not completely pass through the cervical vertebra, which becomes an obstacle shadow. In addition, when it is desired to observe a panoramic image of a cross section passing through the cervical spine, the dentition is reflected in the panoramic image of the cervical spine as an obstacle shadow. Furthermore, the site that becomes the shadow of the obstacle is not limited to the dentition and the cervical spine, but may be the left and right jawbones.

このような状況から目的部位のパノラマ画像にどうしても写り込んでしまう障害陰影を除去又は軽減する手法が望まれていた。   Under such circumstances, there has been a demand for a method for removing or reducing the obstacle shadow that is inevitably reflected in the panoramic image of the target portion.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、X線管と検出器を被検体の周りに回転させて撮像をするときに、目的物のパノラマ画像に写り込む障害陰影を補正処理により確実に除去又は軽減させて、目的物の描出能を一層高めることができる歯科用X線撮像装置及び歯科用X線撮像における画像補正方法提供することを、その目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances. When imaging is performed by rotating the X-ray tube and the detector around the subject, the obstruction shadow that appears in the panoramic image of the object is reliably corrected. It is an object of the present invention to provide a dental X-ray imaging apparatus and an image correction method in dental X-ray imaging that can be further removed or reduced to further enhance the rendering ability of the object.

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るX線撮像装置は、X線を照射するX線管と、前記X線を検出するX線検出器とを備えた撮像系を、当該X線管及び当該検出器の間に被検体の顎部を位置させた状態で回転させるようにした歯科用X線撮像装置である。この装置は、前記顎部に存在する2つの構造物のうちの一方の構造物に焦点を当てた第1のパノラマ画像を取得する第1の画像取得手段と、前記2つの構造物のうちの残りの一方の構造物に焦点を当てた第2のパノラマ画像を取得する第2の画像取得手段と、前記一方の構造物を撮像の目的物とし、前記残りの一方の構造物の、前記目的物のパノラマ画像への映り込みを障害陰影としたときに、前記第1及び第2のパノラマ画像に基づいて前記障害陰影の映り込みを除去又は軽減した前記目的物のパノラマ画像を生成する目的物画像生成手段と、を備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an X-ray imaging apparatus according to an aspect of the present invention includes an imaging system including an X-ray tube that irradiates X-rays and an X-ray detector that detects the X-rays. This is a dental X-ray imaging apparatus that is rotated with the jaw of the subject positioned between the X-ray tube and the detector. The apparatus includes a first image obtaining unit that obtains a first panoramic image focused on one of the two structures existing on the jaw, and one of the two structures. Second image acquisition means for acquiring a second panoramic image focused on the remaining one structure, the one structure as an object to be imaged, and the object of the remaining one structure An object for generating a panorama image of the object from which the reflection of the obstacle shadow is removed or reduced based on the first and second panorama images when the object is reflected in the panorama image. And an image generation means.

好適な一例として、前記目的物画像生成手段は、
前記頸椎のパノラマ画像(第2のパノラマ画像)のサイズを前記歯列のパノラマ画像(第1のパノラマ画像)のサイズに合わせるスケーリング手段と、このスケーリング手段によりサイズ調整された前記頸椎のパノラマ画像の各画素に当該焦点面で定義されるぼけ関数を重畳積分して、当該頸椎のボケ画像を生成するボケ画像生成手段と、前記第1の画像取得手段により取得された前記歯列のパノラマ画像と前記ボケ画像生成手段により生成された前記頸椎のパノラマ画像のボケ画像との間で画素毎にその画素値の引算(自然対数をとった画素値の場合)又は割算(自然対数をとっていない画素値の場合)を行い、その差画像を、前記障害陰影が除去又は軽減した後の前記目的物のパノラマ画像として提供する差画像演算手段と、を備える。
As a preferred example, the object image generating means includes:
Scaling means for adjusting the size of the panoramic image of the cervical vertebra (second panoramic image) to the size of the panoramic image of the dentition (first panoramic image), and the panoramic image of the cervical vertebra adjusted by the scaling means A blur image generating unit that generates a blurred image of the cervical vertebra by superimposing and integrating a blur function defined by the focal plane on each pixel; and a panoramic image of the dentition acquired by the first image acquiring unit; The pixel value is subtracted (in the case of a pixel value obtained by natural logarithm) or divided (natural logarithm) for each pixel with respect to the blurred image of the panoramic image of the cervical vertebra generated by the blurred image generation unit. Difference image calculation means for providing the difference image as a panoramic image of the object after the obstacle shadow is removed or reduced.

また、本発明の別の態様に係る歯科用X線撮像における画像補正方法は、X線を照射するX線管と、前記X線を検出するX線検出器とを備えた撮像系を、当該X線管及び当該検出器の間に被検体の顎部を位置させた状態で回転させるようにした歯科用X線撮像において実行される。前記顎部に存在する2つの構造物のうちの一方の構造物に焦点を当てた第1のパノラマ画像を取得し、前記2つの構造物のうちの残りの一方の構造物に焦点を当てた第2のパノラマ画像を取得し、前記一方の構造物を撮像の目的物とし、前記残りの一方の構造物の前記目的物のパノラマ画像への映り込みを障害陰影としたときに、前記第1及び第2のパノラマ画像に基づいて前記障害陰影の映り込みを除去又は軽減した前記目的物のパノラマ画像を生成する、ことを特徴とする。   An image correction method in dental X-ray imaging according to another aspect of the present invention includes an imaging system including an X-ray tube that emits X-rays and an X-ray detector that detects the X-rays. This is carried out in dental X-ray imaging in which the jaw of the subject is rotated between the X-ray tube and the detector. A first panoramic image focused on one of the two structures present in the jaws was acquired and the remaining one of the two structures was focused When the second panoramic image is acquired, the one structure is set as an imaging target, and the reflection of the remaining one structure on the panoramic image of the target is set as an obstacle shadow, the first And generating a panoramic image of the object from which the reflection of the obstacle shadow is removed or reduced based on the second panoramic image.

本発明によれば、X線管と検出器を被検体の周りに回転させて撮像をするときに、目的物のパノラマ画像に写り込む障害陰影を補正処理により確実に除去又は軽減させる。これにより、目的物の描出能を一層高めることができる。   According to the present invention, when imaging is performed by rotating the X-ray tube and the detector around the subject, the obstacle shadow that appears in the panoramic image of the object is reliably removed or reduced by the correction process. Thereby, the ability to depict the object can be further enhanced.

添付図面において、
図1は、一実施形態に係るX線撮像装置としてのパノラマ撮像装置の概要を示す斜視図、 図2は、上記パノラマ撮像装置のX線管及び検出器の配置構成を説明する図、 図3は、上記パノラマ撮像装置のX線管及び検出器の配置構成を、当該X線管及び検出器の回転可能な方向及びそれらの正対状態と共に説明する別の図、 図4は、検出器の構成の概略を説明する配置例の図、 図5は、検出器の電気的な構成を説明するブロック図、 図6は、光子計数型の検出器に与える、X線フォトンの入射に応答して検出される電気パルスと閾値との関係を説明するグラフ、 図7は、X線のフォトンの入射頻度(計数値)に対するエネルギスペクトラムと弁別回路による与えるエネルギ領域との関係例を説明するグラフ、 図8は、上記パノラマ撮像装置全体の電気的な構成の概略を示すブロック図、 図9は、実施形態で実行されるスキャン及び障害陰影除去の流れを概略的に示すフローチャート、 図10は、障害陰影除去の一部の工程を示す図、 歯列のパノラマ画像を再構成するためのゲインカーブの一例を示すグラフ、 頸椎のパノラマ画像を再構成するためのゲインカーブの一例を示すグラフ、 歯列のパノラマ画像(障害陰影除去前)の一例を示す画像、 頸椎のパノラマ画像の一例を示す画像、 歯列のパノラマ画像の障害陰影除去前の一例を示す画像(図13の患者とは別の患者の画像)、及び、 図15と比較すべき、歯列のパノラマ画像の障害陰影除去(軽減)後の一例を示す画像、である。
In the accompanying drawings,
FIG. 1 is a perspective view illustrating an overview of a panoramic imaging apparatus as an X-ray imaging apparatus according to an embodiment; FIG. 2 is a diagram for explaining an arrangement configuration of an X-ray tube and a detector of the panorama imaging apparatus, FIG. 3 is another diagram illustrating the arrangement configuration of the X-ray tube and the detector of the panoramic imaging apparatus together with the rotatable directions of the X-ray tube and the detector and their facing states. FIG. 4 is a diagram of an arrangement example illustrating the outline of the configuration of the detector, FIG. 5 is a block diagram illustrating the electrical configuration of the detector. FIG. 6 is a graph for explaining the relationship between an electrical pulse detected in response to the incidence of X-ray photons and a threshold value, which is given to a photon counting detector. FIG. 7 is a graph for explaining an example of the relationship between the energy spectrum with respect to the incidence frequency (count value) of X-ray photons and the energy region given by the discrimination circuit; FIG. 8 is a block diagram showing an outline of the electrical configuration of the entire panorama imaging apparatus, FIG. 9 is a flowchart schematically showing a flow of scan and obstacle shadow removal executed in the embodiment; FIG. 10 is a diagram showing a part of the process of removing the obstacle shadow, A graph showing an example of a gain curve for reconstructing a panoramic image of a dentition, A graph showing an example of a gain curve for reconstructing a panoramic image of the cervical spine, An image showing an example of a panoramic image of the dentition (before removing the shadow), An image showing an example of a panoramic image of the cervical spine, An image (an image of a patient different from the patient in FIG. 13) showing an example of the panoramic image of the dentition before removing the obstacle shadow, and It is an image which shows an example after the obstacle shadow removal (reduction) of the panoramic image of a dentition which should be compared with FIG.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1〜図16を参照して、本発明に係るX線撮像装置としてのパノラマ撮像装置の1つの実施形態を説明する。   An embodiment of a panoramic imaging device as an X-ray imaging device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

このパノラマ撮像装置1は、被験者の顎部(歯列を含む)のパノラマ画像を撮像する歯科用の装置として構成されている。この装置によれば、後述する構成及び機能によって、被検体の顎部の擬似的な3次元断面像(画像それ自体は2次元画像であるが、歯列などの撮影部位の形状に応じて3次元的に表示される断面像)を撮影できる。なお、本実施形態に係るパノラマ撮像装置として構成されているが、必ずしも歯科の分野に限られず、乳房撮影、耳鼻咽喉撮影、手足の骨・関節部分など、様々な部位に適用できる。また、本人同定のための死体鑑定、在宅検査、非破壊検査などの用途にも適用することができる。   The panoramic imaging device 1 is configured as a dental device that captures a panoramic image of a subject's jaw (including a dentition). According to this apparatus, a pseudo three-dimensional cross-sectional image of the jaw of the subject (the image itself is a two-dimensional image, depending on the shape of the imaging region such as a dentition, etc., depending on the configuration and functions described below. A cross-sectional image displayed two-dimensionally) can be taken. Although it is configured as a panoramic imaging apparatus according to the present embodiment, it is not necessarily limited to the field of dentistry, and can be applied to various parts such as mammography, otolaryngology imaging, bones and joints of limbs. It can also be applied to uses such as corpse identification, home inspection, and nondestructive inspection for identification.

図1に、本実施形態に係る歯科用のパノラマ撮像装置1の外観を示す。   FIG. 1 shows an appearance of a dental panoramic imaging apparatus 1 according to the present embodiment.

このパノラマ撮像装置1は、キャスター11を装着した台座12と、この台座12に搭載された昇降ユニット13及び電源ボックス14と、コンソール17を備える。昇降ユニット13は、その内部に昇降機構(図示せず)を備え、同ユニットの上側の昇降部を台座12(つまり床面)に対して電動で所定範囲の中で上下動可能に構成されている。この昇降ユニット13の上下動方向をZ軸とすると、図示のようなXYZ直交座標を想定できる。なお、電源部14はシステムの各部に必要な電力を供給する。   The panoramic imaging apparatus 1 includes a pedestal 12 on which casters 11 are mounted, an elevating unit 13 and a power supply box 14 mounted on the pedestal 12, and a console 17. The elevating unit 13 includes an elevating mechanism (not shown) therein, and the upper elevating unit of the unit is configured to be movable up and down within a predetermined range electrically with respect to the base 12 (that is, the floor surface). Yes. If the vertical movement direction of the elevating unit 13 is the Z axis, XYZ orthogonal coordinates as shown in the figure can be assumed. The power supply unit 14 supplies necessary power to each part of the system.

また、このパノラマ撮像装置1は、昇降ユニット13の昇降部からX軸方向(つまり、横方向に伸びた2つのアーム15,16を備える。この2つのアーム15,16はY軸方向に沿って見た場合、共に、略L字状に形成され、それらアーム15,16夫々の一端部が互いに重なるように重合され、昇降部の側面に取り付けられている。昇降ユニット13の内部には、それら2つのアーム15,16を互いに独立して、すなわち互いに異なる速度で回転させることができる回転機構13Dが装備されている。上記2つのアーム15,16の夫々の先端部分には、X線管21及び検出器22がそれぞれ装備されている。X線管21のX線照射側の前面には、X線をファン状に成形するスリット(絞り)23が配設される。このスリット23の開口の面積は可変になっており、この開口面積の大きさが後述するモータなどの開口駆動部23D(図8参照)によって制御される。回転機構13Dとアーム15,16により、X線管21及び検出器22に対する,相互に独立して駆動可能に支持する支持手段が構成される。   The panoramic imaging apparatus 1 also includes two arms 15 and 16 extending in the X-axis direction (that is, laterally) from the lifting unit of the lifting unit 13. The two arms 15 and 16 extend along the Y-axis direction. When viewed, both are formed in a substantially L shape, and one end of each of the arms 15 and 16 is superposed so as to overlap each other and attached to the side surface of the elevating unit. A rotation mechanism 13D is provided that can rotate the two arms 15 and 16 independently of each other, that is, at different speeds, and an X-ray tube 21 is provided at the distal end of each of the two arms 15 and 16. And a detector 22. A slit (diaphragm) 23 for forming X-rays into a fan shape is disposed on the front surface of the X-ray tube 21 on the X-ray irradiation side. The opening area is controlled by an opening drive unit 23D (see FIG. 8) such as a motor, which will be described later, and the X-ray tube 21 and the arms 15 and 16 by the rotation mechanism 13D and the arms 15 and 16. Support means for supporting the detector 22 so as to be driven independently of each other is configured.

X線管21はタングステン等の適宜な陽極材に用いた回転陽極型X線管として構成される。X線管21は点状のX線焦点(例えば径が0.1mm〜0.5mm)FPを有する。このX線管21は、後述する高電圧発生装置から供給される駆動電力に応答してX線を曝射する。X線管21のX線焦点FPから曝射されたX線は、スリット23で絞られてファン状のX線ビームに成形される。このX線ビームは、その後、被験者Pの顎部JWを透過して減衰し、その減衰状態を反映した透過X線ビームが検出器22に入射する。   The X-ray tube 21 is configured as a rotary anode type X-ray tube used for an appropriate anode material such as tungsten. The X-ray tube 21 has a dotted X-ray focal point (for example, a diameter of 0.1 mm to 0.5 mm) FP. The X-ray tube 21 emits X-rays in response to driving power supplied from a high voltage generator described later. X-rays exposed from the X-ray focal point FP of the X-ray tube 21 are narrowed by the slit 23 and formed into a fan-shaped X-ray beam. The X-ray beam is then transmitted through the jaw JW of the subject P and attenuated, and the transmitted X-ray beam reflecting the attenuated state enters the detector 22.

撮影時には、図2に示すように、X線管21と検出器22との間に画成される3次元の撮影空間ISの所定位置に被験者Pの顎部JWが位置決めされる。このため、X線管21と検出器22は顎部を挟んで互いに対向(正対)する。照射されたX線ビームはスリット23を通った後、顎部JW(歯列など)を透過し、検出器22により検出される。撮影時には回転機構13Dにより2つのアーム15,16が回転駆動されるので、1つの回転中心Oを中心にX線管21と検出器22は顎部の周りを各々、所定の円形軌道に沿って回転する。その回転中に所定間隔でX線ビームの照射及び検出が実行される。   At the time of imaging, as shown in FIG. 2, the jaw JW of the subject P is positioned at a predetermined position in a three-dimensional imaging space IS defined between the X-ray tube 21 and the detector 22. For this reason, the X-ray tube 21 and the detector 22 face each other (face to face) across the jaw. The irradiated X-ray beam passes through the slit 23, then passes through the jaw portion JW (dentition, etc.) and is detected by the detector 22. Since the two arms 15 and 16 are rotationally driven by the rotating mechanism 13D at the time of imaging, the X-ray tube 21 and the detector 22 around the jaw part, respectively, around the jaw part along a predetermined circular orbit. Rotate. During the rotation, irradiation and detection of the X-ray beam are executed at predetermined intervals.

YZ面に対向するX軸方向に沿ってみた場合、X線管21及び検出器22は、予めシステム側で定めた回転中心Oを中心とする円形の軌道Tx,Tdに沿ってそれぞれ回転駆動される。この回転中心Oから円形軌道Tx,Tdまでの半径Dx、DdはX線被ばく、検出精度、装置の小形化、患者との機械的な干渉などを考慮して、互いに異なった値に設定されている(図2参照)。本実施形態では、Dx≠Ddであって、特にDx>Ddに設定されている。回転中心Oから検出器22までの距離(半径Dd)の方が、回転中心OからX線管21までのそれ(半径Dx)よりも小さい理由は、検出器22の位置を極力、顎部JWに接近させ、X線の入射強度の減弱を少なくするためである。回転中心OからX線管21までの距離(半径Dx)は、規格で定められたX線管・皮膚間距離を確保できる値に設定されている。   When viewed along the X-axis direction facing the YZ plane, the X-ray tube 21 and the detector 22 are respectively driven to rotate along circular trajectories Tx and Td centered on the rotation center O determined in advance on the system side. The The radii Dx and Dd from the rotation center O to the circular trajectories Tx and Td are set to different values in consideration of X-ray exposure, detection accuracy, downsizing of the apparatus, mechanical interference with the patient, and the like. (See FIG. 2). In the present embodiment, Dx ≠ Dd, and particularly Dx> Dd. The reason why the distance (radius Dd) from the rotation center O to the detector 22 is smaller than that (radius Dx) from the rotation center O to the X-ray tube 21 is that the position of the detector 22 is set as much as possible. This is to reduce the attenuation of the incident intensity of X-rays. The distance (radius Dx) from the rotation center O to the X-ray tube 21 is set to a value that can ensure the distance between the X-ray tube and the skin defined by the standard.

このため、X線管21及び検出器22を常に互いに対向(正対)させ、且つ、顎部JW(歯列)に対する予め定めた複数の所望のX線パスに沿ったX線の照射及び検出を実行させるため、X線管21及び検出器22は互いに異なる角速度で独立して駆動される。   Therefore, the X-ray tube 21 and the detector 22 are always opposed to each other (facing to each other), and irradiation and detection of X-rays along a plurality of predetermined desired X-ray paths for the jaw JW (dentition) are performed. In order to perform the above, the X-ray tube 21 and the detector 22 are independently driven at different angular velocities.

なお、上述した「互いに対向」とは、図3に示すように、X軸方向に沿って見た場合、X線管21の点状のX線焦点FPから照射されてスリット23によりコーン状に成形されたX線ビームの照射範囲と、検出器22のX線検出面22A(後述する)とが一致している状態を言う。特に、そのX線ビームのYZ面に沿った方向の中心線が、そのX線検出面の幅方向(YZ面に沿った方向の幅)の中心位置Cに90°で交差する軸Tを含む状態を「正対している状態」と呼ぶ(図3参照)。なお、図3において、機械的な回転中心OからZ軸方向に伸びる直線位置を回転角θ=0とし、この回転位置から時計方向及び反時計方向に±の回転方向が設定されている。   Note that “opposing each other” described above is a cone-like shape that is irradiated from the dotted X-ray focal point FP of the X-ray tube 21 when viewed along the X-axis direction as shown in FIG. The state in which the irradiation range of the shaped X-ray beam and the X-ray detection surface 22A (described later) of the detector 22 coincide with each other. In particular, the center line in the direction along the YZ plane of the X-ray beam includes an axis T that intersects the center position C in the width direction of the X-ray detection plane (the width in the direction along the YZ plane) at 90 °. The state is referred to as a “facing state” (see FIG. 3). In FIG. 3, a linear position extending in the Z-axis direction from the mechanical rotation center O is defined as a rotation angle θ = 0, and ± rotation directions are set clockwise and counterclockwise from this rotation position.

このため、上述した「常に互いに対向(又は正対)」を実現するため、前記アーム15,16のうち、X線管21、検出器22を内蔵している対向アーム部分15A,16Aは、軸AXs、AXdを中心にそれぞれ独立して回動(自転、すなわち姿勢)可能になっている(図1〜図3参照)。そのためのモータ等の回転駆動機構15B,16Bがアーム15,16にそれぞれ装備されている。この回転駆動機構15B,16Bの駆動制御は後述するコンソール17のコントローラにより実行される。   For this reason, in order to realize the above-mentioned “always opposite (or facing each other)”, the opposing arm portions 15A and 16A including the X-ray tube 21 and the detector 22 out of the arms 15 and 16 have the axis Rotation (spinning, that is, posture) can be independently performed around AXs and AXd (see FIGS. 1 to 3). For this purpose, rotation driving mechanisms 15B and 16B such as motors are provided on the arms 15 and 16, respectively. The drive control of the rotation drive mechanisms 15B and 16B is executed by a controller of the console 17 described later.

なお、本実施形態では、Y軸方向において交差位置Cと軸AXdの位置を一致させている。また、図3に示す円軌道Tx,Tdを辿るのは、それぞれ、YZ面で見たときの前述した軸AXs、AXdの位置である。   In the present embodiment, the positions of the intersection position C and the axis AXd are made to coincide with each other in the Y-axis direction. Further, the circular trajectories Tx and Td shown in FIG. 3 follow the positions of the axes AXs and AXd, respectively, when viewed in the YZ plane.

検出器22は、図4に示すように、それぞれX線撮像素子を2次元に配列した、複数の検出モジュールB1〜Bmのアレイ(センサ回路)を有する。複数の検出モジュールB1〜Bmは互いに独立したブロックとして作成され、それらを基板(図示せず)上に所定の矩形状に実装して検出器22の全体が作成される。   As shown in FIG. 4, the detector 22 has an array (sensor circuit) of a plurality of detection modules B <b> 1 to Bm in which X-ray imaging elements are two-dimensionally arranged. The plurality of detection modules B1 to Bm are created as blocks independent from each other, and are mounted in a predetermined rectangular shape on a substrate (not shown) to form the entire detector 22.

なお、複数の検出モジュールB1〜Bmは、個々のモジュールの間は一定の隙間を設けつつ、縦(X軸)方向に複数個(縦方向に17個並べるとともに、個々のモジュールをスキャン方向Oに対して角度θだけ斜めに傾けて配置している。この角度θは例えば約14°に設定される。この複数の検出モジュールB1〜Bmが作る、縦横の長さの比が大きい、つまり、細長い矩形状の表面がX線検出面22Aを成している。検出モジュールB1〜Bmを斜めに配置しているため、X線検出面22Aは複数のモジュールB1〜Bmの個々の検出面の内側を辿る(内接する)ように形成されている。勿論、角度θ=0°に設定してもよい。 A plurality of detection modules B1 to Bm are arranged in the vertical (X axis) direction (17 in the vertical direction) while providing a constant gap between the individual modules, and the individual modules are arranged in the scanning direction O Y. The angle θ is set to, for example, about 14 °, and the ratio of the vertical and horizontal lengths created by the plurality of detection modules B1 to Bm is large. The elongated rectangular surface forms the X-ray detection surface 22 A. Since the detection modules B1 to Bm are arranged obliquely, the X-ray detection surface 22A is located inside the individual detection surfaces of the plurality of modules B1 to Bm. Of course, the angle θ may be set to 0 °.

この斜め配置の検出モジュールを有する検出器22の構造及びその検出信号のサブピクセル法による処理は、例えば国際特許公報WO 2012/086648A1により知られている。   The structure of the detector 22 having this obliquely arranged detection module and the processing of the detection signal by the subpixel method are known, for example, from International Patent Publication WO 2012/0866648 A1.

なお、図4における参照符号AXdは、検出器22自身を自転(回転)させるときの中心軸である。   4 is a central axis when the detector 22 itself rotates (rotates).

個々の検出モジュールB1(〜Bm)はX線を直接、電気パルス信号に変換する半導体材料で作成される。このため、検出器22は、半導体による直接変換方式の光子計数型X線検出器である。   Each detection module B1 (~ Bm) is made of a semiconductor material that converts X-rays directly into electrical pulse signals. For this reason, the detector 22 is a photon counting X-ray detector of a direct conversion method using a semiconductor.

この検出器22は、上述したように、複数の検出モジュールB1〜Bmのアレイとして形成される。各検出モジュールBmは、周知のように、X線を検出する検出回路Cp(図5参照)と、その検出回路Cpと一体に積層されたデータ計数回路51(図5参照)を備える。検出回路Cpは、検出モジュール毎に、X線を直接、電気信号に変換する半導体層と、この両面にそれぞれ積層させた荷電電極及び集電電極とを備える(図示せず)。荷電電極にX線を入射させる。荷電電極は共通の1枚の電極であり、荷電電極との間にバイアスの高電圧が印加される。半導体層及び集電電極は碁盤目状に分割され、この分割により、相互に一定の距離を置いて2次元アレイ状に配置される複数の小領域が形成される。これにより、荷電電極上に2次元状に配列された複数の、半導体セルC(図4,5参照)及び集電電極の積層体が形成される。この複数の積層体が、2次元の碁盤目状に配列された複数の画素Sを構成する。 As described above, the detector 22 is formed as an array of a plurality of detection modules B1 to Bm. Each detection module Bm includes a detection circuit Cp (see FIG. 5) for detecting X-rays and a data counting circuit 51 n (see FIG. 5) stacked together with the detection circuit Cp, as is well known. The detection circuit Cp includes, for each detection module, a semiconductor layer that directly converts X-rays into an electrical signal, and a charging electrode and a collecting electrode that are respectively stacked on both sides (not shown). X-rays are incident on the charged electrode. The charged electrode is a common electrode, and a high bias voltage is applied between the charged electrodes. The semiconductor layer and the collecting electrode are divided into a grid pattern, and by this division, a plurality of small regions are formed that are arranged in a two-dimensional array at a certain distance from each other. As a result, a plurality of stacked bodies of semiconductor cells C (see FIGS. 4 and 5) and collecting electrodes arranged in a two-dimensional manner on the charged electrode are formed. The plurality of stacked bodies to form a plurality of pixels S n arranged in a two dimensional grid pattern.

この結果、複数の検出モジュールB1〜Bmの全体によって、検出器22に必要な所定領域を占める複数の画素S(n=1〜N)が形成される。この複数の画素Sが画素群Cpを構成する(図5参照)。 As a result, a plurality of pixels S n (n = 1 to N) occupying a predetermined area necessary for the detector 22 are formed by the entirety of the plurality of detection modules B1 to Bm. The plurality of pixels S n constitutes a pixel group Cp (refer to FIG. 5).

検出モジュールB1〜Bmそれぞれの画素数は40×40画素であり、各画素Sのサイズは例えば200μm×200μmである。この画素サイズは、入射するX線を多数の光子の集まりとして検出可能な値に設定されている。各画素Sは、X線の各光子の入射に反応し、各光子が持つエネルギに応じた振幅の電気パルスを出力する。つまり、各画素Sは、その画素に入射するX線を直接、電気信号に変換することができる。 The number of pixels detecting module B1~Bm each is 40 × 40 pixels, the size of each pixel S n is 200 [mu] m × 200 [mu] m, for example. This pixel size is set to a value that allows detection of incident X-rays as a collection of many photons. Each pixel S n is responsive to incident of each photon of X-ray, and outputs an electrical pulse of amplitude corresponding to the energy possessed by the photon. That is, each pixel S n may convert the X-rays incident on that pixel directly, into electric signals.

このため、検出器22は、入射するコーンビーム状のX線を成す光子を、検出器22の検出面を構成する画素S毎に計数して、その計数した値を反映させた電気量のデータを例えば300fpsの高いフレームレートで出力する。このデータはフレームデータとも呼ばれる。 Therefore, the detector 22, the photon constituting the cone beam-like X-rays incident, counts for each pixel S n which constitute the detection surface of the detector 22, the quantity of electricity that reflects the count value For example, data is output at a high frame rate of 300 fps. This data is also called frame data.

半導体層、すなわち半導体セルCの半導体材料としては、テルル化カドミウム半導体(CdTe半導体)、カドミュームジンクテルライド半導体(CdZnTe半導体(CZT半導体))、シリコン半導体(Si半導体)、臭化タリューム(T1Br)、ヨウ化水銀(HgI)などが用いられる。なお、この半導体セルの代わりに、柱状に細分化し、光学的に各柱が遮光された構造を持つシンチレータ素材と、微細なアバランシェフォトダイオードの組合せで構成した光電変換器を組み合わせたセルで構成してもよい。 As the semiconductor material of the semiconductor layer, that is, the semiconductor cell C, cadmium telluride semiconductor (CdTe semiconductor), cadmium zinc telluride semiconductor (CdZnTe semiconductor (CZT semiconductor)), silicon semiconductor (Si semiconductor), thallium bromide (T1Br) Mercury iodide (HgI 2 ) or the like is used. Instead of this semiconductor cell, it is composed of a cell that combines a scintillator material that is subdivided into columns and optically shielded from each column, and a photoelectric converter composed of a combination of fine avalanche photodiodes. May be.

このため、半導体セルCにX線が入射すると、セル内部に電荷(電子、正孔)が発生して、その電荷量に応じたパルス電流が流れる。このパルス電流は集電電極により検出される。この結果、電荷量はX線の光子のエネルギ値により変わる。このため、検出器22は、その画素S毎に光子のエネルギ値に応じた電気パルス信号を出力する。 For this reason, when X-rays enter the semiconductor cell C, charges (electrons, holes) are generated inside the cell, and a pulse current corresponding to the amount of the charge flows. This pulse current is detected by the current collecting electrode. As a result, the amount of charge varies depending on the energy value of the X-ray photons. Therefore, the detector 22 outputs an electrical pulse signal corresponding to the energy value of the photons for respective pixels S n.

この検出器22は更に、半導体セルCのそれぞれ、すなわち、複数の画素Sそれぞれの出力側にデータ計数回路51(n=1〜N)を備える。ここで、画素Sのそれぞれ、すなわち半導体セルCのそれぞれから各データ計数回路51(〜51)に至る経路を、必要に応じて、収集チャンネルCN(n=1〜N)と呼ぶ(図5参照)。 The detector 22 further comprises respective semiconductor cell C, that the data counting circuit 51 on the output side of each of the plurality of pixels S n n a (n = 1~N). Here, each pixel S n, i.e., a route to each of the data counting circuit 51 1 from each (to 51 N) of the semiconductor cell C, and optionally, referred to as acquisition channels CN n (n = 1~N) (See FIG. 5).

なお、この半導体セルCの群の構造は、特開2000−69369号公報、特開2004−325183号公報、特開2006−101926号公報によっても知られている。   The structure of this group of semiconductor cells C is also known from Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2000-69369, 2004-325183, and 2006-101926.

ところで、前述した各画素Sのサイズ(200μm×200μm)は、X線を光子(粒子)として検出することが可能な十分小さい値になっている。本実施形態において、X線をその粒子として検出可能なサイズとは、「放射線(例えばX線)粒子が同一位置又はその近傍に複数個連続して入射したときの各入射に応答した電気パルス間の重畳現象(パイルアップとも呼ばれる)の発生を実質的に無視可能な又はその量が予測可能なサイズ」であると定義される。 Incidentally, the size of each pixel S n described above (200 [mu] m × 200 [mu] m) is adapted to a sufficiently small value that is capable of detecting X-rays as photons (particles). In the present embodiment, the size capable of detecting X-rays as the particles is “between electric pulses responding to each incident when a plurality of radiation (for example, X-ray) particles are successively incident at or near the same position. The occurrence of the superposition phenomenon (also called pile-up) is defined as “a size that can be substantially ignored or whose amount is predictable”.

しかしながら、このような画素サイズを以ってしても、重畳現象の発生を全て回避できる訳でない。2つ或いはそれ以上の電気パルスが共に同一画素において観測される場合でも、時間的に互いに分離していれば、重畳現象が起きない。これに対し、2つ或いはそれ以上の電気パルスが共に同一画素において時間的に分離し難い場合、重畳現象が起きて、2つの電気パルスが重なって波高値が高くなった1つの電気パルスとして観測される。   However, even with such a pixel size, it is not possible to avoid all occurrences of the superposition phenomenon. Even when two or more electrical pulses are both observed in the same pixel, the superposition phenomenon does not occur if they are separated from each other in time. On the other hand, when two or more electric pulses are difficult to separate in time in the same pixel, a superposition phenomenon occurs, and the two electric pulses overlap to be observed as one electric pulse having a high peak value. Is done.

この重畳現象が発生すると、X線粒子の「入射数対実際の計数値」の特性にX線粒子の数え落とし(パイルアップカウントロスとも呼ばれる)が発生する。このため、X線検出器12に形成する画素Sのサイズは、この数え落としが発生しない又は実質的に発生しないとみなせる大きさに、又は、数え落し量が推定できる程度に設定されている。 When this superposition phenomenon occurs, X-ray particle countdown (also called pile-up count loss) occurs in the characteristic of “number of incidents versus actual count value” of X-ray particles. Therefore, the size of the pixel S n to form the X-ray detector 12, the magnitude of which can be regarded as the counting loss does not occur or does not substantially occur, or are set to an extent counting the drop amount can be estimated .

続いて、図5を用いて、検出器22に電気的に繋がる回路を説明する。複数のデータ計数回路51(n=1〜N)のそれぞれは、各半導体セルCから出力されたアナログ量の電気信号を受けるチャージアンプ52を有し、このチャージアンプ52の後段に、波形整形回路53、多段の比較器54(ここではi=1〜4)、多段のカウンタ56(ここではi=1〜4)、多段のD/A変換器57(ここではi=1〜4)、ラッチ回路58、及びシリアル変換器59を備える。 Subsequently, a circuit electrically connected to the detector 22 will be described with reference to FIG. Each of the plurality of data counting circuits 51 n (n = 1 to N) includes a charge amplifier 52 that receives an electrical signal of an analog amount output from each semiconductor cell C, and the waveform shaping is performed at the subsequent stage of the charge amplifier 52. Circuit 53, multi-stage comparator 54 i (here i = 1 to 4), multi-stage counter 56 i (here i = 1 to 4), multi-stage D / A converter 57 i (here i = 1 to 4) 4) A latch circuit 58 and a serial converter 59 are provided.

各チャージアンプ52は、各半導体セルSの各集電電極に接続され、X線粒子の入射に応答して集電される電荷をチャージアップして電気量のパルス信号として出力する。このチャージアンプ52の出力端は、ゲイン及びオフセットが調整可能な波形整形回路53に接続されており、検知したパルス信号の波形を、予め調整されているゲイン及びオフセットで処理して波形整形する。この波形整形回路53のゲイン及びオフセットは、半導体セルCから成る画素S毎の電荷チャージ特性に対する不均一性と各回路特性のバラツキを考慮して、キャリブレーションされる。これにより、不均一性を排除した波形整形信号の出力とそれに対する相対的な閾値の設定精度とを上げることができる。この結果、各画素Sに対応した、即ち、各収集チャンネルCNの波形整形回路53から出力された波形整形済みのパルス信号は実質的に入射するX線粒子のエネルギ値を反映した特性を有する。したがって、収集チャンネルCN間のばらつきは大幅に改善される。 Each charge amplifier 52 is connected to each current collecting electrode of each semiconductor cell S, charges up the current collected in response to the incidence of X-ray particles, and outputs it as a pulse signal of electric quantity. The output terminal of the charge amplifier 52 is connected to a waveform shaping circuit 53 whose gain and offset can be adjusted. The waveform of the detected pulse signal is processed with the previously adjusted gain and offset to shape the waveform. The gain and offset of the waveform shaping circuit 53, in consideration of the variation in non-uniformity and the circuit characteristics for charge-charge characteristic for each pixel S n of semiconductor cell C, is calibrated. As a result, it is possible to increase the output of the waveform shaping signal from which non-uniformity has been eliminated, and the relative threshold setting accuracy. As a result, corresponding to each pixel S n, i.e., the characteristics reflecting the energy value of the X-ray particle pulse signal waveform formatted output from the waveform shaping circuit 53 for each collection channel CN n is substantially incident Have. Therefore, the variation between the collection channels CN n is greatly improved.

この波形整形回路53の出力端は、複数の比較器54〜54の比較入力端にそれぞれ接続されている。この複数の比較器54〜54それぞれの基準入力端には、図5に示す如くそれぞれ値が異なるアナログ量の閾値(電圧値)th(ここではi=1〜4)が印加されている。これにより、1つのパルス信号と異なるアナログ量閾値th〜thのそれぞれとを比較することができる。図6に、1つのX線光子の入力に応じて生起されるパルス電圧の波高値(エネルギを表す)とそれらの閾値th〜thとの大小関係(th<th<th<th)模式的に示す。 The output terminal of the waveform shaping circuit 53 is connected to the comparison input terminals of the plurality of comparators 54 1 to 54 4 . Analog reference thresholds (voltage values) th i (here, i = 1 to 4) having different values are applied to the reference input terminals of the plurality of comparators 54 1 to 54 4 as shown in FIG. Yes. This makes it possible to compare one pulse signal with each of the different analog amount thresholds th 1 to th 4 . FIG. 6 shows the magnitude relationship (th 1 <th 2 <th 3 <threshold) between the peak value (representing energy) of the pulse voltage generated in response to the input of one X-ray photon and the threshold values th 1 to th 4. th 4 ) schematically.

この比較の理由は、入射したX線粒子のエネルギ値が、事前に複数に分けて設定したエネルギ領域のうちのどの領域に入るのか(弁別)について調べるためである。パルス信号の波高値(つまり、入射するX線光子のエネルギ値を表す)がアナログ量閾値th〜thのどの値を超えているかについて判断される。これにより、弁別されるエネルギ領域が異なる。なお、最も低いアナログ量閾値thは、通常、外乱や、半導体セルS、チャージアンプ42などの回路に起因するノイズ、或いは、画像化に必要のない低エネルギの放射線を検出しないようにするための閾値として設定される。また、閾値の数、すなわち比較器の数は、必ずしも4個に限定されず、上記アナログ量閾値thの分を含めて3個、又は、5個以上であってもよい。 The reason for this comparison is to examine which region (discrimination) the energy value of the incident X-ray particle enters among the energy regions set in advance divided into a plurality. It is determined which value of the analog quantity threshold th 1 to th 4 exceeds the peak value of the pulse signal (that is, the energy value of the incident X-ray photon). Thereby, the energy area | region discriminated differs. Note that the lowest analog amount threshold th 1 is normally set so as not to detect disturbances, noise caused by circuits such as the semiconductor cell S and the charge amplifier 42, or low-energy radiation that is not necessary for imaging. Is set as the threshold value. Further, the number of thresholds, i.e., the number of comparators is not necessarily limited to four, three, including the amount of the analog amount threshold th 1, or may be five or more.

上述したアナログ量閾値th〜thは、具体的には、コンソール17のキャリブレーション演算器38からインターフェース32を介してデジタル値で画素S毎、即ち収集チャンネル毎に与えられる。このため、比較器54〜54それぞれの基準入力端は4つのD/A変換器57〜57の出力端にそれぞれ接続されている。このD/A変換器57〜57はラッチ回路58を介して閾値受信端T(〜T)に接続され、この閾値受信端T(〜T)がコンソール17のインターフェース32に接続されている。 Analog amount threshold th 1 to TH 4 described above, specifically, given from the calibration computing unit 38 of the console 17 for each pixel S n in a digital value through the interface 32, i.e., for each acquisition channels. For this reason, the reference input ends of the comparators 54 1 to 54 4 are connected to the output ends of the four D / A converters 57 1 to 574, respectively. The D / A converter 57 1-57 4 is connected to a threshold receiving end T 1 via the latch circuit 58 (~T N), the threshold receiving end T 1 (~T N) is the interface 32 of the console 17 It is connected.

ラッチ回路58は、撮像時に、閾値付与器40からインターフェース31及び閾値受信端T(〜T)を介して与えられたデジタル量の閾値th´〜th´をラッチし、対応するD/A変換器57〜57にそれぞれ出力される。このため、D/A変換器57〜57は指令されたアナログ量の閾値th〜thを電圧量として比較器54〜54それぞれに与えることができる。各収集チャンネルCNは、D/A変換器57(i=1〜4)から比較器54(i=1〜4)を介してカウンタ56(i=1〜4)に至る1つ又は複数の回路系につながっている。この回路系を「弁別回路」DS(i=1〜4)と呼ぶ。 The latch circuit 58 latches the threshold values th 1 ′ to th 4 ′ of digital quantities given from the threshold value applicator 40 via the interface 31 and the threshold value receiving end T 1 (to T N ) at the time of imaging, and corresponding D / are output to a converters 57 1 to 57 4. Thus, D / A converter 57 1-57 4 may be provided to each comparator 54 1-54 4 threshold th 1 to TH 4 analog amounts commanded as a voltage amount. Each acquisition channel CN n is one from the D / A converter 57 i (i = 1 to 4) to the counter 56 i (i = 1 to 4) via the comparator 54 i (i = 1 to 4). Or it is connected to a plurality of circuit systems. This circuit system is called “discrimination circuit” DS i (i = 1 to 4).

図7に、このアナログ量閾値th(i=1〜4)に相当するエネルギ閾値TH(i=1〜4)の設定例を示す。このエネルギ閾値TH(i=1〜4)は勿論、離散的に設定されるとともに、ユーザが任意の値に設定可能な弁別値である。なお、図7は、X線管21の陽極材に適宜な材料を用いたときのX線スペクトルを模式的に示す。横軸はX線管21の管電圧に依存するX線エネルギを示すと共に、縦軸はX線光子の入射頻度を示す。この入射頻度はX線光子の計数値(カウント)又は強度を代表するファクタである。 FIG. 7 shows a setting example of the energy threshold TH i (i = 1 to 4) corresponding to the analog amount threshold th i (i = 1 to 4). This energy threshold TH i (i = 1 to 4) is, of course, a discriminating value that is set discretely and can be set to an arbitrary value by the user. FIG. 7 schematically shows an X-ray spectrum when an appropriate material is used for the anode material of the X-ray tube 21. The horizontal axis indicates the X-ray energy depending on the tube voltage of the X-ray tube 21, and the vertical axis indicates the incidence frequency of the X-ray photons. This incidence frequency is a factor representative of the count value (count) or intensity of X-ray photons.

アナログ量閾値thは、各弁別回路DSにおいて比較器54iに与えるアナログ電圧であり、エネルギ閾値THはエネルギスペクトラムのX線エネルギ(keV)を弁別するアナログ値である。図7に示す連続スペクトルに対して、第1のアナログ量閾値thを、X線光子数を計数不要領域(計数に意味のあるX線情報がなく、かつ回路ノイズが混在する領域)と低目の第1のエネルギ領域ERとを弁別可能なエネルギ閾値THに対応して設定する。また、第2及び第3のアナログ量閾値th、thを、第1のエネルギ閾値THより高い、第2、第3のエネルギ閾値TH,THを順に供するように設定している。さらに、第4のエネルギ閾値THはエネルギスペクトラムにおける、重畳現象が無ければX光子の計数値=0となる、X線管への印加電圧に等しいエネルギ値に設定されている。ここで、第4のエネルギ閾値THを、画素S毎に、計数値=0となるエネルギ値に合わせていることは重要な特徴の一つである。 The analog amount threshold th i is an analog voltage applied to the comparator 54 i in each discrimination circuit DS i , and the energy threshold TH i is an analog value for discriminating the X-ray energy (keV) of the energy spectrum. For the continuous spectrum shown in FIG. 7, the first analog amount threshold th 1 is lower than the region where counting the number of X-ray photons is unnecessary (the region where there is no meaningful X-ray information for counting and circuit noise is mixed). The first energy region ER 1 of the eye is set corresponding to an energy threshold TH 1 that can be distinguished. Further, the second and third analog amount threshold values th 2 and th 3 are set so as to sequentially provide the second and third energy threshold values TH 2 and TH 3 which are higher than the first energy threshold value TH 1 . . Further, the fourth energy threshold TH 4 is set to an energy value equal to the applied voltage to the X-ray tube, in which X photon count value = 0 if there is no superposition phenomenon in the energy spectrum. Here, the fourth energy threshold TH 4, each pixel S n, it is one important feature that is matched to the energy value as a count value = 0.

これにより、エネルギスペクトラムの特性や設計値に基づいた適宜な弁別点が規定され、エネルギ領域ER〜ERが設定される。 As a result, appropriate discrimination points based on the characteristics and design values of the energy spectrum are defined, and the energy regions ER 1 to ER 4 are set.

また、これらのエネルギ閾値THは、基準となる一つ以上の被写体を想定し、エネルギ領域毎の所定時間の計数値が概略一定になるように決定される。 These energy thresholds TH i are determined so that one or more subjects as a reference are assumed and the count value for a predetermined time for each energy region is substantially constant.

このため、比較器54〜54の出力端は、図5に示すように、複数のカウンタ56〜56の入力端にそれぞれ接続されている。 Therefore, the output of the comparator 54 1-54 3, as shown in FIG. 5 are respectively connected to a plurality of counters 56 1 to 56 4 of the input terminal.

カウンタ56〜56のそれぞれは、比較器54〜54の出力(パルス)がオンなる度にカウントアップを行う。これにより、各カウンタ56(〜56)が担当するエネルギ領域ER(〜ER)に弁別されるエネルギ値以上のエネルギを持つX線光子数を一定時間毎の累積値W´(〜W´)として画素S毎に計数することができる。 Each of the counters 56 1 to 56 4 counts up every time the output of the comparator 54 1-54 3 (pulse) is turned on. Thus, the counters 56 1 (to 56 4) the accumulated value W 1 of the X-ray photon number every fixed time with the energy of more than the energy value which is discriminated in the energy region ER 1 (to Er 4) in charge of the '( to W-4 ') as it can be counted for each pixel S n.

具体的には、この計数動作は、4つの比較器54〜54に入力する検出電圧Vdec(光子の検出エネルギ値)と閾値th〜thとの関係により決まる。つまり、検出電圧Vdec<th〜thのときには、全ての比較器54〜54の出力=オフとなる。すなわち、その画素Sの出力=0となる。これにより、入力エネルギの計数限界として定めたエネルギ閾値THよりも小さいノイズ成分は計数されない。このノイズ成分は、図7の計数不能領域ERxに属するエネルギ値の信号に相当する。 Specifically, this counting operation is determined by the relationship between the detection voltage V dec (photon detection energy value) input to the four comparators 54 1 to 54 4 and the threshold values th 1 to th 4 . That is, when the detection voltage V dec <th 1 ~th 4 is a all comparators 54 1 to 54 4 output = off. In other words, the output = 0 of the pixel S n. As a result, noise components smaller than the energy threshold TH 1 defined as the input energy counting limit are not counted. This noise component corresponds to an energy value signal belonging to the non-countable region ERx in FIG.

しかしながら、検出電圧Vdecが最小の閾値thを超える場合(Vdec≧th)、光子数は計数される。それらの関係がVdec≧thあれば、全ての比較器54〜54の出力がオンとなる。つまり、全てのカウンタ56〜56の計数値W´〜W´がカウントアップされる。 However, if the detection voltage V dec exceeds the minimum threshold th 1 (V dec ≧ th 1 ), the number of photons is counted. If their relationship is V dec ≧ th 1, the outputs of all the comparators 54 1 to 54 4 is turned on. That is, all of the counters 56 1 to 56 4 of the count value W 1'~W 4 'is incremented.

dec≧thの関係になれば、2段目以降の3つの比較器54〜54の出力がオンとなる。これにより、3つのカウンタ56〜56の計数値W´〜W´がカウントアップされる。Vdec≧thの関係になれば、3段目及び4段目の比較器54、54の出力がオンとなる。これにより、2つのカウンタ56、56の計数値W´、W´がカウントアップされる。 If the relationship of V dec ≧ th 2, the output of the second and subsequent stages of the three comparators 54 2-54 4 is turned on. Thus, three counters 56 2-56 4 count value W 2'~W 4 'is incremented. If the relationship of V dec ≧ th 3 is established, the outputs of the third-stage and fourth-stage comparators 54 3 and 54 4 are turned on. As a result, the count values W 3 ′ and W 4 ′ of the two counters 56 3 and 56 4 are counted up.

さらに、Vdec≧thの関係になれば、4段目の比較器54のみの出力がオンになって、4段目のカウンタ56の計数値W´のみがカウントアップされる。この場合、その入力に関わる光子のエネルギ値はイメージングや計数には適さない、第3の高いエネルギ領域ERを超える領域ERに属するノイズ成分、外乱などである。その一方で、この計数値W´は重畳現象を起こした光子や同時に入射した光子を推定したり除外したりするための情報として使用することができる。 Furthermore, if the relationship between V dec ≧ th 4, the output of the comparator module 54 4 of the fourth stage is turned on, only the counter 56 4 count value W 4 'of the fourth stage is counted up. In this case, the energy value of the photon related to the input is a noise component belonging to the region ER 4 exceeding the third high energy region ER 3 , disturbance, etc., which is not suitable for imaging or counting. On the other hand, the count value W 4 ′ can be used as information for estimating or excluding photons that have caused a superposition phenomenon or simultaneously incident photons.

このように本実施形態では、カウンタ56〜56は、それぞれ、自己が計数担当するべきエネルギ領域ER(〜ER)及びそれを超えるエネルギを持つ光子数をカウントする。このため、第1〜第4のエネルギ領域ER〜ERそれぞれに属するエネルギを持つX線光子数、つまり、エネルギ領域毎の求めたいX線光子数をW、W、W,Wとすると、カウンタ56〜56の計数値W´、W´、W´、W´との関係は、
=W´−W´
=W´−W´
=W´−W´
となる。なお、W=W´は重畳現象に因る、意味の無い(つまり、X線光子が持つエネルギ領域を特定できない)情報であるので演算されない。
As described above, in the present embodiment, the counters 56 1 to 56 4 count the number of photons having energy exceeding the energy region ER 1 (to ER 4 ) to be counted by the counters 56 1 to 564. For this reason, the number of X-ray photons having energy belonging to each of the first to fourth energy regions ER 1 to ER 4 , that is, the number of X-ray photons to be obtained for each energy region is expressed as W 1 , W 2 , W 3 , W 4 , the relationship between the count values W 1 ′, W 2 ′, W 3 ′, and W 4 ′ of the counters 56 1 to 56 4 is
W 1 = W 1 '-W 2 '
W 2 = W 2 '-W 3'
W 3 = W 3 '-W 4 '
It becomes. Note that W 4 = W 4 ′ is not calculated because it is meaningless information (that is, the energy region of the X-ray photon cannot be specified) due to the superposition phenomenon.

そこで、真に求めたい計数値W〜Wは、後述するデータプロセッサで上式に基づく減算処理に求める。なお、理想的には、W=W´=0である。 Therefore, the count values W 1 to W 4 that are truly desired are obtained by subtraction processing based on the above equation by a data processor described later. Ideally, W 4 = W 4 ′ = 0.

このように、本実施形態にあっては、第1〜第4のエネルギ領域ER〜ERそれぞれに属するX線光子数W〜Wは、実際の計数値W´〜W´から演算(減算)によって求める。このため、比較器54〜54の出力のオン、オフの組合せから、今の事象、すなわちX線光子の入射がどのエネルギ領域ER1〜ER4に属するかを解読する回路が不要になる。これにより、検出器22のデータ計数回路51に実装する回路構成が簡単化される。 Thus, in the present embodiment, X-ray photon number W 1 to W-4 belonging to the first to fourth energy regions ER 1 to Er 4 respectively, the actual count value W 1'~W 4 ' Is obtained by calculation (subtraction). Therefore, output on the comparator 54 1-54 4, a combination of off now events, namely circuit to decipher whether the incident X-ray photons belongs to which energy region ER1~ER4 becomes unnecessary. This simplifies the circuit configuration mounted on the data counting circuit 51 n of the detector 22.

なお、本願に係るX線光子数のエネルギ領域毎の「収集」の意味には、上述のように実際の計数値から「演算によって求める」という意味と、後述する変形例のようにエネルギ領域毎のX線光子数を直接的に「計数する」という両方の意味が含まれる。   In addition, the meaning of “collection” for each energy region of the number of X-ray photons according to the present application is the meaning of “obtaining by calculation” from the actual count value as described above, and for each energy region as in a modification example described later. Both meanings of directly “counting” the number of X-ray photons are included.

上述したカウンタ56〜56にはコンソール17の後述するコントローラからスタート・ストップ端子T2を介して起動及び停止の信号が与えられる。一定時間の計数は、カウンタ自身が有するリセット回路を使って外部から管理される。 The counter 56 1-56 4 described above start and stop signals is supplied via a start-stop terminal T2 from below to the controller of the console 17. Counting for a fixed time is managed from the outside using a reset circuit included in the counter itself.

このようにして、リセットされるまでの一定時間の間に、複数のカウンタ56〜56により、検出器22に入射したX線の光子数が、画素S毎に計数される。このX線の光子数の計数値W´(k=1〜4)は、カウンタ56〜56のそれぞれからデジタル量の計数値として並列に出力された後、シリアル変換器59によりシリアルフォーマットに変換される。このシリアル変換器59は残り全ての収集チャンネルのシリアル変換器59〜59とシリアルに接続されている。このため、全てのデジタル量の計数値は、最後のチャンネルのシリアル変換器59からシリアルに出力され、送信端T3を介してコンソール17に送られる。 Thus, during a certain period of time until reset by a plurality of counters 56 1 to 56 4, the number of photons of X-rays incident on the detector 22 is counted for each pixel S n. The number of photons counted value W k of the X-ray '(k = 1~4), after being output from the respective counters 56 1 to 56 4 in parallel as the count value of the digital quantity, serial format by serial converter 59 Is converted to The serial converter 59 1 is connected to the serial and the remaining serial converter 59 2-59 all acquisition channels N. Therefore, the count of all digital content is output from the last channel of the serial converter 59 N serially sent to the console 17 via the transmitting end T3.

コンソール17では、インターフェース31がそれらの計数値を受信して後述する記憶部に格納する。   In the console 17, the interface 31 receives these count values and stores them in a storage unit described later.

なお、本実施形態では、上述したN個の画素Sに対応した半導体セルC及びデータ計数回路51はASIC(Application Specific Integrated Circuit)によりCMOSで一体に構成されている。勿論、このデータ計数回路51は、半導体セルCの群とは互いに別体の回路又はデバイスとして構成してもよい。 In the present embodiment, it is integrally constructed in CMOS by the semiconductor cell C and the data counting circuit 51 n corresponding to N pixels S n described above ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Of course, the data counting circuit 51 n may be configured as a circuit or device separate from the group of semiconductor cells C.

またなお、上記実施形態において、複数の検出モジュールB1〜Bmは、柱状に加工された複数のシンチレータを束ねたシンチレーターアレイと、前記シンチレーターアレイと光学的に接続され、当該シンチレータから入射する光を受ける受光面に複数のアバランシェフォトダイオードを実装し、かつ当該受光面の前記セルに相当する所定サイズの矩形領域毎に当該領域に属する当該アバランシェフォトダイオードをクエンチング要素で電気的に接続した構成を有するシリコンフォトマルティプライヤーと、を備えていてもよい。   In the above embodiment, the plurality of detection modules B1 to Bm receive a light incident from the scintillator, which is optically connected to the scintillator array in which a plurality of scintillators processed into columnar shapes are bundled, and the scintillator array. A plurality of avalanche photodiodes are mounted on the light receiving surface, and the avalanche photodiodes belonging to the region are electrically connected by a quenching element for each rectangular region having a predetermined size corresponding to the cell on the light receiving surface. And a silicon photomultiplier.

また、シンチレータの材料はLFS(ケイ酸ルテチウム)、GAGG:Ce(ガドリニウムアルミニウムガリウムガーネット)、Pr:LuAG(プラセオジム添加ルテチウム・アルミニウム・ガーネット)、あるいは当該Pr:LuAGに同等の減衰時間、発光量、比重を有する材料であってもよい。   The material of the scintillator is LFS (lutetium silicate), GAGG: Ce (gadolinium aluminum gallium garnet), Pr: LuAG (praseodymium-added lutetium aluminum garnet), or the same decay time and light emission amount as the Pr: LuAG. It may be a material having a specific gravity.

コンソール17は、図8に示すように、信号の入出力を担うインターフェース(I/F)31を備え、このインターフェース31にバス32を介して通信可能に接続されたコントローラ33、第1の記憶部34、データプロセッサ35、表示器36、入力器37、キャリブレーション演算器38、第2の記憶部39、第1〜第4のROM40A〜40D、及び閾値付与器41を備えている。   As shown in FIG. 8, the console 17 includes an interface (I / F) 31 that performs input and output of signals, a controller 33 that is communicably connected to the interface 31 via a bus 32, and a first storage unit 34, a data processor 35, a display device 36, an input device 37, a calibration calculator 38, a second storage unit 39, first to fourth ROMs 40A to 40D, and a threshold value assigner 41.

コントローラ33は、第1のROM40Aに予め与えられたプログラムに沿ってパノラマ撮像装置1の駆動を制御する。この制御には、X線管21に高電圧を供給する高電圧発生装置42への指令値の送出、スリット23の開口面積を変更するために開口駆動部23Dへの指令値の送出、キャリブレーション演算器38への駆動指令、及び後述する障害陰影除去の関わる制御も含まれる。第1の記憶部34は、検出器22からインターフェース31を介して送られてきた計数値であるフレームデータ、及び、画像データを保管する。   The controller 33 controls the driving of the panoramic imaging device 1 in accordance with a program given in advance to the first ROM 40A. For this control, the command value is sent to the high voltage generator 42 that supplies a high voltage to the X-ray tube 21, the command value is sent to the opening drive unit 23D to change the opening area of the slit 23, and the calibration is performed. This includes a drive command to the computing unit 38 and control related to obstacle shadow removal described later. The first storage unit 34 stores frame data and image data that are count values sent from the detector 22 via the interface 31.

データプロセッサ35は、コントローラ33の管理の下に、第2のROM40Bに予め与えられたプログラムに基づいて動作する。この動作には、後述する障害陰影の除去処理も含まれる。また、パノラマ撮影のときに、データプロセッサ35は、その動作により、第1の記憶部34に保管されたフレームデータに、公知のシフト・アンド・アッド(shift and add)と呼ばれる演算法に基づくトモシンセシス法を実施する。これにより、被験者Pの口腔部のある断層面のパノラマ画像が得られる。表示器36は、作成される画像の表示や、装置の動作状況を示す情報及び入力器37を介して与えられるオペレータの操作情報の表示を担う。入力器37は、オペレータが撮像に必要な情報を装置に与えるために使用される。   The data processor 35 operates based on a program given in advance to the second ROM 40B under the control of the controller 33. This operation includes a process for removing the obstacle shadow, which will be described later. During panoramic photography, the data processor 35 uses the operation to add to the frame data stored in the first storage unit 34 tomosynthesis based on a known calculation method called shift and add. Implement the law. Thereby, the panoramic image of the tomographic plane with the oral cavity of the subject P is obtained. The display unit 36 is responsible for displaying an image to be created, information indicating the operation status of the apparatus, and operator operation information given via the input unit 37. The input device 37 is used by an operator to give information necessary for imaging to the apparatus.

また、キャリブレーション演算器38は、コントローラ33の管理の下に、第3のROM40Cに予め内蔵されているプログラムの下で動作し、データ計数回路における画素S毎のエネルギ弁別回路毎に与える、X線エネルギ弁別のためのデジタル量の閾値をキャリブレーションする。 Further, the calibration computing unit 38, under the control of the controller 33, operating under program embedded in advance in the third ROM40C, giving for each energy discriminator circuit for each pixel S n in the data counting circuit, Calibrate digital quantity threshold for X-ray energy discrimination.

閾値付与器41は、コントローラ33の制御の下で、撮像時に第2の記憶部39に格納されているデジタル量の閾値を画素毎に且つ弁別回路毎に呼び出して、その閾値を指令値としてインターフェース31を介して検出器22に送信する。この処理を実行するため、閾値付与器41は第4のROM40Dに予め格納されたプログラムを実行する。   Under the control of the controller 33, the threshold value applicator 41 calls the threshold value of the digital quantity stored in the second storage unit 39 for each pixel and for each discrimination circuit at the time of imaging, and uses the threshold value as a command value as an interface. 31 to the detector 22. In order to execute this process, the threshold value assigner 41 executes a program stored in advance in the fourth ROM 40D.

コントローラ33、データプロセッサ35、キャリブレーション演算器38、閾値付与器41は共に、与えられたプログラムで稼動するCPU(中央処理装置)を備えている。それらのプログラムは、第1〜第4のROM40A〜40Dのそれぞれに事前に格納されている。   The controller 33, the data processor 35, the calibration calculator 38, and the threshold value assigner 41 are all provided with a CPU (central processing unit) that operates according to a given program. Those programs are stored in advance in each of the first to fourth ROMs 40A to 40D.

また、本実施形態では、国際公開公報WO2011/142343(国際出願番号PCT/JP2011/060731)により知られるように、ファントムを使って撮像空間ISの構造が解析され、検出器22の収集チャンネルCNがキャリブレートされる。このキャリブレーションは撮像前、保守点検時などの適宜なタイミングで実行される。 In this embodiment, as known from International Publication No. WO2011 / 142343 (International Application No. PCT / JP2011 / 060731), the structure of the imaging space IS is analyzed using a phantom, and the collection channel CN n of the detector 22 is analyzed. Is calibrated. This calibration is executed at an appropriate timing such as before imaging or during maintenance inspection.

具体的には、パノラマ撮像装置1の撮像空間ISに、予め定めた標準断層面に位置付けられ且つ既知の位置情報をX線で画像化可能なマーカを有するファントム(図示せず)が配置される。X線官21からのX線の透過データが検出器22で収集され、パノラマ画像が作成される。マーカの既知の位置情報とパノラマ画像上のマーカ位置情報から、X線管21と検出器22の間の距離情報及び検出器に対するX線管の高さ情報が演算される。この演算結果と収集データから、X線管及び検出器を結ぶラインの位置変化量を加味した、X線管、検出器、及び断層面の位置関係を規定する各種のパラメータが演算される。これにより3D画像再構成に必要なパラメータがキャリブレーションされる。このため、撮像空間ISの構造を3次元的に把握することで、投影方向が3次元的に表現できる。従って、パノラマ画像の焦点が合っている限りは、3次元表現された画像に歪が生じず又は歪が少なく、正確なパノラマ撮影画像を構築することができる。   Specifically, a phantom (not shown) having a marker positioned on a predetermined standard tomographic plane and capable of imaging known position information with X-rays is arranged in the imaging space IS of the panoramic imaging apparatus 1. . X-ray transmission data from the X-ray officer 21 is collected by the detector 22 to create a panoramic image. From the known position information of the marker and the marker position information on the panoramic image, the distance information between the X-ray tube 21 and the detector 22 and the height information of the X-ray tube with respect to the detector are calculated. From this calculation result and collected data, various parameters that define the positional relationship of the X-ray tube, the detector, and the tomographic plane, with the amount of change in the position of the line connecting the X-ray tube and the detector, are calculated. Thereby, parameters necessary for 3D image reconstruction are calibrated. For this reason, the projection direction can be expressed three-dimensionally by grasping the structure of the imaging space IS three-dimensionally. Therefore, as long as the panoramic image is in focus, an accurate panoramic image can be constructed with no distortion or little distortion in the three-dimensionally expressed image.

[障害陰影の除去法について]
次に、本実施形態で実行されるパノラマ画像の障害陰影の除去法の原理について説明する。
[How to remove obstacle shadows]
Next, the principle of the panoramic image obstacle shadow removal method executed in the present embodiment will be described.

トモシンセシス画像g(i)(iはX線ビームに垂直な位置を表すものとする)は、X線ビーム方向のn層に分割した物体fi(i)(j=1,2…,n)と、その位置での重ね合わせ操作によって発生する劣化関数hi(i)(j=1,2…,n)の和の形で表現される。 The tomosynthesis image g (i) (i represents a position perpendicular to the X-ray beam) is an object f i (i) (j = 1, 2,..., N) divided into n layers in the X-ray beam direction. And the sum of degradation functions h i (i) (j = 1, 2,..., N) generated by the superposition operation at that position.

ここですべての関数は対数をとった後のものと考える。すなわち、トモシンセシス画像g(i)は下記のように表現される。*はコンボリューションを示す記号である。   Here, all functions are considered to be after logarithm. That is, the tomosynthesis image g (i) is expressed as follows. * Is a symbol indicating convolution.

g(i)=f1(i)*h1(i)+f2(i)*h2(i)+…+fj(i)*hj(i)+…+fn(i)*hn(i)
トモシンセシス法のプロセスでは、特定の層のhj(i)をデルタ関数にして、それ以外をなるべく一様の関数とすることで、特定の層gj(i)が映像化される。
g (i) = f 1 (i) * h 1 (i) + f 2 (i) * h 2 (i) +… + f j (i) * h j (i) +… + f n (i) * h n (i)
In the tomosynthesis process, a specific layer g j (i) is imaged by making h j (i) of a specific layer a delta function and making the others as uniform functions as possible.

いま、モデルを簡単化して、特定の2つの層f1(i), f2(i)とそれ以外fr(i)で構成される3層のモデルを以下のように考える。 Now, the model is simplified, and a three-layer model composed of two specific layers f 1 (i) and f 2 (i) and the other f r (i) is considered as follows.

g(i)=f1(i)*h1(i)+f2(i)*h2(i)+fr(i)*hr(i)
ここで、第2層にフォーカスすると、下記式が成立する。
g (i) = f 1 (i) * h 1 (i) + f 2 (i) * h 2 (i) + f r (i) * h r (i)
Here, when focusing on the second layer, the following equation is established.

h2(i)=δ(i)
g2(i)=f1(i)*h1(i)+f2(i)*δ(i)+fr(i)*hr(i)
=f1(i)*h1(i)+f2(i)+fr(i)*hr(i)
… (1)
また、第1層にフォーカスすると、下記式が成立する。
h 2 (i) = δ (i)
g 2 (i) = f 1 (i) * h 1 (i) + f 2 (i) * δ (i) + f r (i) * h r (i)
= F 1 (i) * h 1 (i) + f 2 (i) + f r (i) * h r (i)
… (1)
Further, when focusing on the first layer, the following formula is established.

h1(i)=δ(i)
g1(i)=f1(i)*δ(i)+f2(i)*h2(i)+fr(i)*hr(i)
=f1(i)+f2(i)*h2(i)+fr(i)*hr(i)
… (2)
いま、fr(i)*hr(i)の成分が非常に小さいとすると、(1),(2)式から下記式が導出される。
h 1 (i) = δ (i)
g 1 (i) = f 1 (i) * δ (i) + f 2 (i) * h 2 (i) + f r (i) * h r (i)
= f 1 (i) + f 2 (i) * h 2 (i) + f r (i) * h r (i)
… (2)
Assuming that the component of f r (i) * h r (i) is very small, the following equation is derived from equations (1) and (2).

g2(i)=f1(i)*h1(i)+f2(i) (3)
g1(i)=f1(i)+f2(i)*h2(i) (4)
ここでg1(i)は歯列にフォーカスさせた画像、g2(i)を頸椎にフォーカスさせた画像とすると、障害陰影除去後の真の歯列画像f1(i)は
f1(i)=(g1(i)-g2(i)*h2(i))/(1-h1(i)*h2(i)) (5)
として与えられる。
g 2 (i) = f 1 (i) * h 1 (i) + f 2 (i) (3)
g 1 (i) = f 1 (i) + f 2 (i) * h 2 (i) (4)
If g 1 (i) is an image focused on the dentition and g 2 (i) is an image focused on the cervical spine, then the true dentition image f 1 (i) after removal of the obstacle shadow is
f 1 (i) = (g 1 (i) -g 2 (i) * h 2 (i)) / (1-h 1 (i) * h 2 (i)) (5)
As given.

(5)式の意味するところは、
(歯列にフォーカスした画像)−
(頸椎にフォーカスした画像*歯列位置でのぼけ関数)
をその位置に応じたぼけ関数同士の重畳積分で除することで歯列のみの画像が得られることを意味している。
The meaning of equation (5) is
(Image focused on dentition)-
(Image focused on cervical spine * blurring function at dentition position)
This means that an image of only the dentition can be obtained by dividing by the superposition integration of the blur functions corresponding to the positions.

fr(i)*hr(i)の成分が少なく無い場合でも、ある一定のパラメータ値としてg1(i)、g2(i)よりバイアス成分として差し引けば、上記の演算が成立するので障害陰影の除去又軽減が可能となる。 Even if the components of f r (i) * h r (i) are not small, the above calculation is valid if the bias component is subtracted from g 1 (i) and g 2 (i) as certain parameter values. Therefore, it is possible to remove or reduce the obstacle shadow.

[障害陰影の除去の具体的な流れ]
次いで、このパノラマ撮像装置1において上述した原理に従って実行される障害陰影の除去を具体的に説明する。ここで、障害陰影は、被検体の歯列のパノラマ画像に写り込む頸椎の陰影であるとする。
[Specific flow of removal of obstacle shadow]
Next, the removal of obstacle shadows executed in accordance with the above-described principle in the panorama imaging apparatus 1 will be specifically described. Here, it is assumed that the obstacle shadow is a shadow of the cervical vertebra reflected in the panoramic image of the dentition of the subject.

まず、被検体Pの頭部、即ちその顎部JWを図2、3に示すように両アーム15,16の間の撮像空間ISの初期位置に位置付ける。この後、コントローラ33によりスキャンが指令され、X線管21及び検出器22を顎部JWの周りに回転させて、検出器22が所定周期で出力するフレームデータを収集する(図9、ステップS1)。このフレームデータは第1の記憶部34に一時保管される。このデータ収集は、従来知られている手法によって実行される。例えば、このデータ収集は、図10に示すように、歯列TRに予め設定した基準断層面(断面)に焦点が合うようにX線管21及び検出器22を顎部JWの周りに回転させて実行される。図10に示す符号CSは頸椎を示す。   First, the head of the subject P, that is, its jaw JW is positioned at the initial position of the imaging space IS between the arms 15 and 16 as shown in FIGS. Thereafter, a scan is instructed by the controller 33, the X-ray tube 21 and the detector 22 are rotated around the jaw JW, and frame data output by the detector 22 at a predetermined cycle is collected (FIG. 9, step S1). ). This frame data is temporarily stored in the first storage unit 34. This data collection is performed by a conventionally known method. For example, as shown in FIG. 10, in this data collection, the X-ray tube 21 and the detector 22 are rotated around the jaw portion JW so as to be focused on a reference tomographic plane (cross section) preset in the dentition TR. Executed. The code | symbol CS shown in FIG. 10 shows a cervical spine.

次いで、データプロセッサ35は、第1の記憶部34に一時保存されているフレームデータを用いて歯列TRの基準断層面(図11(A)参照)に焦点を合わせたパノラマ画像を再構成して表示する(ステップS2)。このパノラマ画像の一例を図11(B)に示す。この再構成されたパノラマ画像のデータは第1の記憶部34に保存される。   Next, the data processor 35 reconstructs a panoramic image focused on the reference tomographic plane (see FIG. 11A) of the dentition TR using the frame data temporarily stored in the first storage unit 34. Are displayed (step S2). An example of this panoramic image is shown in FIG. The reconstructed panoramic image data is stored in the first storage unit 34.

この基準断層面は、例えば米国公開公報US2006/0203959A1や特開2007−136163により知られている、統計的に標準とされるサイズ及び形状のほぼ中心を通るように設定された馬蹄形の断層面(断面)である。ただし、この障害陰影除去法を適用可能なパノラマ画像は必ずしも厳密にその基準断層面に沿ったパノラマ画像に限定されない。例えば米国公開公報US2012/0230467A1により知られているように、特開2007−136163公報に記載のパノラマ画像再構成法を更に改善したものであってもよい。つまり、通常、各被検体の歯列や歯の大きさ及びサイズには個人差があり、歯列や歯の形状や位置が基準断層面からずれていることが殆どである。そのような歯列や歯であっても、米国公開公報US2012/0230467A1に記載のパノラマ画像の再構成法によれば、その実在位置をより正確に最焦点化して描出し且つ歯間の拡大率の差を補正又は軽減したパノラマ画像を提供することができる。このように、基準断層面から全体的に或いは局所的にずれている断面のパノラマ画像も本願の障害陰影除去法の対象となり得る。つまり、この除去法の対象になるパノラマ画像は、被検体の歯列に沿った断層面であり、その断層面に凹凸があってもよい、ということである。   This reference tomographic plane is, for example, a horseshoe-shaped tomographic plane that is set to pass through substantially the center of a statistically standard size and shape, which is known from US Publication US2006 / 0203959A1 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-136163. Cross section). However, a panoramic image to which this obstacle shadow removal method can be applied is not necessarily limited to a panoramic image strictly along the reference tomographic plane. For example, as known from US Publication No. 2012 / 0230467A1, the panoramic image reconstruction method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2007-136163 may be further improved. In other words, there are usually individual differences in the dentition and tooth size and size of each subject, and the dentition and the shape and position of the teeth are mostly deviated from the reference tomographic plane. Even with such dentitions and teeth, according to the panoramic image reconstruction method described in US Publication No. 2012 / 0230467A1, the actual position is more accurately focused and drawn, and the enlargement ratio between teeth It is possible to provide a panoramic image in which the difference is corrected or reduced. As described above, a panoramic image of a cross section that is entirely or locally deviated from the reference tomographic plane can also be an object of the obstacle shadow removal method of the present application. In other words, the panoramic image to be subjected to this removal method is a tomographic plane along the dentition of the subject, and the tomographic plane may be uneven.

なお、基準断層面SSは、被検者が大人や子供など顎部のサイズに差があることを考慮し、相似な馬蹄形であるがサイズの異なる複数種のものが用意され、この中から適宜なサイズの断層面が選択されることが望ましい。   The reference tomographic plane SS is a similar horseshoe shape, but a plurality of types having different sizes are prepared, considering that the subject has a difference in the size of the jaws such as adults and children. It is desirable to select a fault plane of any size.

ステップS2において、具体的には、その基準断層面の最適焦点の画像はトモシンセシス法、すなわちシフト・アンド・アッド処理で再構成される。第2のROMに、予め定めた歯列TRの基準断層面を最適焦点化するためのゲインカーブの情報が格納されている。このゲインカーブの一例を図12に示す。ゲインカーブは、シフト・アンド・アッド処理において1枚1枚の短冊状のフレームデータ(フレーム画像)を互いにシフト(ずらす)させる量(カーブの微分値)を角度毎に示すカーブである。   In step S2, specifically, the image of the optimum focus on the reference tomographic plane is reconstructed by the tomosynthesis method, that is, shift-and-add processing. The second ROM stores gain curve information for optimally focusing a reference tomographic plane of a predetermined dentition TR. An example of this gain curve is shown in FIG. The gain curve is a curve that indicates an amount (differential value of the curve) by which each piece of strip-shaped frame data (frame image) is shifted (shifted) with respect to each other in the shift-and-add process.

このゲインカーブにおけるシフト量が歯列位置でのぼけ関数を作成する際のぼけ量に相当する。そこで、データプロセッサ35は、ぼけの形をガウス関数として、その標準偏差をこのシフト量に一致させ、角度の位置毎に変化する、すなわちシフトバリアントなぼけ関数としてフレームデータにコンボリューションする。その後で、データプロセッサ35は、各位置においてフレームデータを相互に加算(画素値の相互加算)して列TRに沿った基準断層面のパノラマ画像を作成する。   The shift amount in the gain curve corresponds to the blur amount when creating the blur function at the dentition position. Therefore, the data processor 35 uses the shape of the blur as a Gaussian function, matches its standard deviation to this shift amount, and convolves with the frame data as a shift variant blur function that changes for each angular position. Thereafter, the data processor 35 adds frame data to each other at each position (mutual addition of pixel values) to create a panoramic image of the reference tomographic plane along the column TR.

次いで、データプロセッサ35は、上述と同様に、第1の記憶部34に一時保存されているフレームデータを用いて頸椎CSを通る断層面(図11(A)参照)に焦点を合わせたパノラマ画像を再構成して表示する(ステップS3)。このパノラマ画像の一例を図11(C)に示す。この再構成されたパノラマ画像のデータも第1の記憶部34に保存される。   Next, as described above, the data processor 35 uses the frame data temporarily stored in the first storage unit 34 to focus on the tomographic plane passing through the cervical vertebra CS (see FIG. 11A). Is reconstructed and displayed (step S3). An example of this panoramic image is shown in FIG. The reconstructed panoramic image data is also stored in the first storage unit 34.

この頸椎CSに焦点を合わせる画像は、歯列面に焦点を合わせる軌道TTRを折り返した軌道TCSを仮定してゲインカーブを作成する。この際、キャリブレーションファントムのワイア(鉛ファントム)の位置を頼りにゲインカーブを作成する。この場合、前述のゲインカーブをちょうど上下反転する形でゲインカーブが作成される(図11(A)参照)。このゲインカーブが示すずれの量(つまりカーブの微分値)に基づいてシフト・アンド・アッドの演算を行う。この場合、一般に、歯列TRの再構成では前歯付近でのシフト量は小さいが、頸椎CSの再構成では収集したフレームデータを大きく動かして加算演算をすることになる。 The cervical vertebrae CS focused on the image creates a gain curve assuming a trajectory T CS folded back trajectory T TR focus on teeth surfaces. At this time, a gain curve is created depending on the position of the wire (lead phantom) of the calibration phantom. In this case, the gain curve is created in the form of inverting the above-described gain curve (see FIG. 11A). Based on the amount of deviation indicated by the gain curve (that is, the differential value of the curve), a shift-and-add operation is performed. In this case, generally, in the reconstruction of the dentition TR, the shift amount in the vicinity of the front teeth is small, but in the reconstruction of the cervical vertebra CS, the collected frame data is moved greatly to perform the addition operation.

上記ステップS2,S3におけるパノラマ画像の再構成に使用するフレームデータは、全てのエネルギ領域ER〜ERに属するエネルギを有するフレームデータであってもよいし、また、その一部のエネルギ領域に属するエネルギのフレームデータであってもよい。全てのエネルギ領域に跨るエネルギのフレームデータを用いる場合でも、単純平均のほかに、領域毎に重み付けをして加算することもできる。 The frame data used for reconstructing the panoramic image in steps S2 and S3 may be frame data having energy belonging to all energy regions ER 1 to ER 3 , or may be included in a part of the energy region. It may be frame data of the energy to which it belongs. Even when using frame data of energy over all energy regions, in addition to simple averaging, weighting can be performed for each region.

検出器22が光子計数型であるから、画素毎にエネルギを弁別した状態でフレームデータを検出できる。これにより、X線光子が顎部の物質を透過するときの線質変化などのパラメータを敏感に反映した透過データ(フレームデータ)を使うことができる。このため、顎部の特定の物質を強調したパノラマ画像を取得でき、それに基づいて障害陰影除去法を実施できる。   Since the detector 22 is a photon counting type, the frame data can be detected in a state where energy is discriminated for each pixel. This makes it possible to use transmission data (frame data) that sensitively reflects parameters such as a change in radiation quality when X-ray photons pass through the jaw material. For this reason, a panoramic image in which a specific substance in the jaw is emphasized can be acquired, and the obstacle shadow removal method can be performed based on the panoramic image.

次いで、データプロセッサ35はスケーリングの処理を行う(ステップS4)。図13に、歯列TRの基準断層面に沿った最適焦点画像ITRを縦線と共に示す。この縦線はキャリブレーションファントムで測定した特定角度の位置を示す。また、図14に、頸椎CSの断層面に沿った最適焦点画像ICSを縦線と共に示す。この縦線もキャリブレーションファントムで測定した特定角度の位置を示す。 Next, the data processor 35 performs a scaling process (step S4). Figure 13 shows the best focus image I TR along the reference tomographic plane of the dentition TR with the vertical line. This vertical line shows the position of the specific angle measured with the calibration phantom. Further, FIG. 14 shows the best focus image I CS along the fault plane cervical CS with the vertical line. This vertical line also indicates the position of a specific angle measured with the calibration phantom.

頸椎のような障害陰影を除去するためには図13,14をスケーリングして等しい画像サイズにしなければならない。図13の縦線の間隔と図2の縦線の間隔はそれぞれの位置毎に異なっており、1つの縮小率を用いて図14の大きさを図13の大きさに合わせることはできない。そこで、この縦線で画成されたフレームを頼りに2枚の画像の縮尺をあわせる。簡単に合わせるには、2つの縦線で囲まれた領域毎に同一のサイズになるように合わせればよい。さらに精度をあげて一致させるには短冊状のフレームデータ毎に該当する位置を合わせるのが望ましい。   In order to remove obstacle shadows such as the cervical spine, FIGS. 13 and 14 must be scaled to equal image sizes. The distance between the vertical lines in FIG. 13 and the distance between the vertical lines in FIG. 2 are different for each position, and the size of FIG. 14 cannot be matched to the size of FIG. 13 using one reduction ratio. Therefore, the scales of the two images are adjusted using the frame defined by the vertical lines. In order to easily match, it is only necessary to match each area surrounded by two vertical lines so as to have the same size. Further, in order to match with higher accuracy, it is desirable to match the corresponding positions for each strip-shaped frame data.

ここでは、歯列TRの最適焦点画像ITRの15本の縦線で画成された複数の矩形状の領域に、頸椎CSの最適焦点画像ICSの15本の縦線によるそれらの領域が一致するように、画像ICSの各領域を縮小させる。これにより、両画像ITR及びICSの大きさは同じになる。 Here, the plurality of rectangular regions defined by vertical lines 15 represent components of the optimum focus image I TR dentition TR, 15 present those regions by the vertical line of best focus image I CS cervical CS Each area of the image ICS is reduced so as to match. Thus, the size of both images I TR and I CS are the same.

次いで、データプロセッサ35は頸椎CSの最適焦点画像ICSのぼかし処理を実行する(ステップS5)。この操作におけるぼけ関数を決めるためには、ゲインカーブを用いる。より具体的には、ゲインカーブのそれぞれの角度位置におけるゲイン値を半値全幅(FWHM: full width at half maximum)としたガウス関数を作り、これを頸椎CSの最適焦点画像ICSに重畳積分する。 Next, the data processor 35 executes a blurring process for the optimally focused image I CS of the cervical vertebra CS (step S5). In order to determine the blur function in this operation, a gain curve is used. More specifically, the full width at half maximum of the gain value at each angular position of the gain curve: create a Gaussian function with a (FWHM full width at half maximum) , which is convolution optimally focused image I CS cervical CS.

このようにしてできた頸椎のぼけ画像ICS´(図示せず)では、歯列部は大きくぼけており、これに対して頸椎部は、歯列面に焦点を合わせた画像における頸椎部と同程度のぼけとなっている。 In the cervical vertebra blurred image I CS ′ (not shown) thus formed, the dentition is greatly blurred, whereas the cervical vertebra is in contrast to the cervical vertebra in the image focused on the dentition surface. The blur is about the same.

なお、このぼかし処理、つまりステップS5の処理は状況によっては省略してもよい。   This blurring process, that is, the process of step S5 may be omitted depending on the situation.

このぼかし処理の後、データプロセッサ35は、歯列TRの最適焦点画像ITRと前述のように縮小され且つぼかされた頸椎CSの最適焦点画像ICS´との間で、画素毎にそれらの画素値の引算又は割算を行って画像の差を採る処理を行う(ステップS6)。画素値を自然対数で表しているときには引算となり、画素値間で「ITR−ICS´」を行う。一方、画素値の自然対数をとっていない場合、画素値間で「ITR/ICS´」の割算を行う。さらに、この画素値にはぼけ関数に依存した濃度むらが発生することになるので、頸椎焦点面におけるぼけ関数と歯列面におけるぼけ関数を重畳積分し、これを1より減算した値を用い、角度位置ごとに除算することで、頸椎の影響を極力低減した、かつ歯列面に焦点の合った画像を得ることができる。この処理をステップS6に付加することが望ましい。 After this blurring process, the data processor 35 performs, for each pixel, between the optimal focus image I TR of the dentition TR and the optimal focus image I CS ′ of the cervical vertebra CS reduced and blurred as described above. The pixel value is subtracted or divided to perform a process of taking the image difference (step S6). When pixel values are expressed in natural logarithm, subtraction is performed, and “I TR -I CS ′” is performed between pixel values. On the other hand, when the natural logarithm of the pixel value is not taken, the division of “I TR / I CS ′” is performed between the pixel values. Further, since the density unevenness depending on the blur function occurs in the pixel value, the blur function on the cervical vertebra focal plane and the blur function on the dentition surface are superimposed and integrated, and a value obtained by subtracting this from 1 is used. By dividing each angular position, it is possible to obtain an image in which the influence of the cervical spine is reduced as much as possible and the dentition surface is focused. It is desirable to add this process to step S6.

この差分又は割算による差画像が頸椎に因る障害陰影を除去(又は軽減)した後の歯列TRの最適焦点画像ITR_REVとなるので、これが表示器36に表示されると共に、例えば第1の記憶部34に保存される(ステップS7)。 Since the difference image by the difference or the division becomes the optimum focus image I TR_REV of the dentition TR after removing (or reducing) the shadow of the cervical spine, this is displayed on the display 36 and, for example, the first image (Step S7).

図15に、頸椎除去前の歯列TRの最適焦点画像ITRの別の一例を示す。この画像ITRには、その中央部分に頸椎CSの白い影(障害陰影)が写り込んでおり、前歯付近がぼけており、描出能が低い。これに対し、図16に示すように、頸椎除去後の歯列TRの最適焦点画像ITR_REVの場合、かかる頸椎像が殆ど除去されており、その分、前歯がより明瞭に描出されている。 FIG. 15 shows another example of the optimum focus image I TR of the dentition TR before cervical vertebra removal. In this image ITR , a white shadow (disturbance shadow) of the cervical vertebra CS is reflected in the central portion thereof, the vicinity of the front teeth is blurred, and the drawing ability is low. On the other hand, as shown in FIG. 16, in the optimally focused image I TR_REV of the dentition TR after cervical vertebra removal, the cervical vertebra image is almost removed, and the anterior teeth are more clearly depicted accordingly.

以上のように、本実施形態によれば、データ収集後の比較的簡単な補正処理により、障害陰影となる頸椎CSの陰影が歯列TRのパノラマ画像ITRから確実に除去又は軽減される。このため、歯列TRの描出能が上がり、診断への寄与も大となる。 As described above, according to this embodiment, a relatively simple correction after data acquisition, shading cervical CS that interfere shadow is reliably removed or alleviated from the panoramic image I TR dentition TR. For this reason, the visualization ability of the dentition TR is improved and the contribution to the diagnosis is also great.

しかも、本実施形態に係るパノラマ撮像装置1は、X線管21と検出器22が同一中心点Oの周りに共に円軌道を描くように且つ互いに独立して回転可能な撮像系を採用している。このため、障害陰影となる頸椎CSをなるべく避けた、X線管21及び検出器22の回転軌道を設計できるという利点をそのまま享受できる。この軌道設計の有利さも障害陰影の軽減効果を倍加させる。   In addition, the panoramic imaging apparatus 1 according to the present embodiment employs an imaging system in which the X-ray tube 21 and the detector 22 can rotate independently of each other so as to draw a circular orbit around the same center point O. Yes. For this reason, the advantage of being able to design the rotational trajectory of the X-ray tube 21 and the detector 22 while avoiding the cervical vertebra CS as an obstacle shadow as much as possible can be enjoyed as it is. The advantage of this trajectory design also doubles the effect of reducing obstacle shadows.

[その他の実施形態]
上述した実施形態は、歯列TRを撮像目的の構造物とし、歯列TRのパノラマ画像における頸椎CSの写り込みを障害陰影としてその除去処理を行ったが、この関係は反対であってもよい。つまり、頸椎CSを撮像目的の構造物とし、頸椎CSのパノラマ画像における歯列TRの写り込みを障害陰影としてその除去処理を行うようにしてもよい。この場合には、頸椎CSの断層面のパノラマ画像のサイズを縮小して歯列TRの断層面のパノラマ画像のサイズに合わせる点は同じであるが、ぼかし処理は歯列断層面のパノラマ画像に施す点が相違する。これ以外の処理手順は前述したものと同一又は同等である。
[Other embodiments]
In the above-described embodiment, the dentition TR is a structure for imaging, and the removal process is performed by using the reflection of the cervical vertebra CS in the panoramic image of the dentition TR as an obstacle shadow. However, this relationship may be reversed. . In other words, the cervical vertebra CS may be a structure for imaging, and the removal process may be performed using the reflection of the dentition TR in the panoramic image of the cervical vertebra CS as an obstacle shadow. In this case, the size of the panoramic image of the tomographic plane of the cervical vertebra CS is reduced to match the size of the panoramic image of the tomographic plane of the dentition TR. The point to apply is different. Other processing procedures are the same as or equivalent to those described above.

また、障害陰影となるのは必ずしも頸椎や歯列とは限らず、例えば顎骨の場合もある。例えば、歯列TRを撮像目的の構造物とし、歯列TRの断層面のパノラマ画像における左右又は一方の顎骨の写り込みを障害陰影としてその除去処理を前述と同様に実施してもよい。   Further, the obstacle shadow is not necessarily the cervical vertebra or the dentition, but may be, for example, the jawbone. For example, the dentition TR may be a structure to be imaged, and the removal process may be performed in the same manner as described above with the reflection of the left and right jaw bones in the panoramic image of the tomographic plane of the dentition TR as an obstacle shadow.

さらに、一方の構造物の断層面として、顎部の上顎洞、頚動脈または下顎のオトガイ孔下の皮質骨歯列を通る断層面を指定し、他方の構造物の断層面として、顎部の頸椎または舌骨を通る断層面をしてもよい。この場合も、何れか一方の構造物の他方の構造物のパノラマ画像への写り込みを障害陰影として捉え、前述したと同様の除去法を実施できる。   In addition, the tomographic plane of the maxillary sinus of the jaw, the carotid artery, or the cortical bone dentition under the mandibular foramen is designated as the tomographic plane of one structure, and the cervical vertebra of the jaw is designated as the tomographic plane of the other structure. Alternatively, a tomographic plane passing through the hyoid bone may be used. Also in this case, the removal method similar to that described above can be implemented by capturing any one of the structures in the panoramic image of the other structure as an obstacle shadow.

なお、上述したパノラマ撮像装置1は、患者が歯科用チェアに仰向けの寝た状態(臥位)で撮影する装置であった。しかしながら、本発明に係るX線撮像装置は必ずしもそのような姿勢での撮影に拘らず、X線管及び検出器の間に被検体の顎部を位置させた状態で回転させる撮像系を有していればよく、例えばそのような撮像系がチェアの背面又は支柱に固定設置され、患者が座位又は立位で撮影を受ける装置構成であってもよい。また、そのような撮像系が家屋や車両の壁や天井などの固定構造に取り付けられていてもよい。さらに、そのような撮像系が可搬式のユニットとして構成され、患者の肩に載せたり、一般の椅子の背後に設置したりして撮影を行う構成であってもよい。   The above-described panoramic imaging apparatus 1 is an apparatus that captures an image in a state where the patient is lying on his / her back on the dental chair (in a supine position). However, the X-ray imaging apparatus according to the present invention has an imaging system that rotates with the jaw of the subject positioned between the X-ray tube and the detector, regardless of imaging in such a posture. For example, such an imaging system may be a device configuration in which such an imaging system is fixedly installed on the back surface of a chair or on a support column, and a patient receives an image while sitting or standing. Moreover, such an imaging system may be attached to a fixed structure such as a house or a vehicle wall or ceiling. Furthermore, such an imaging system may be configured as a portable unit, and may be configured to perform imaging by placing it on a patient's shoulder or installing behind a general chair.

また、前述したパノラマ撮像装置1ではX線管21及び検出器22が同一回転中心の周りに、それらの間の距離を可変にしながら且つ互いに独立して回転駆動できる撮像系を備えていたが、撮像系は必ずしもそのような構成に限定されない。従来からよく知られているように例えば特開2007−136163で開示された撮像系であっても、本願の障害陰影除去法を適用できる。つまり、X線管及び検出器が被検体を挟んで対向した状態で、X線管及び検出器の間の距離を常に一定に保ちながら被検体の周りを回転する撮像系であってもよい。   In the panoramic imaging apparatus 1 described above, the X-ray tube 21 and the detector 22 are provided with an imaging system that can be driven to rotate independently of each other while changing the distance between them around the same rotation center. The imaging system is not necessarily limited to such a configuration. As well known in the art, the obstacle shadow removal method of the present application can be applied even to an imaging system disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-136163. In other words, the imaging system may rotate around the subject while the distance between the X-ray tube and the detector is always kept constant in a state where the X-ray tube and the detector face each other with the subject interposed therebetween.

さらに、本願の実施形態であっては、検出器22を光子計数型の検出器を用いたが、シンチレータと光電素子を組み合わせて一定時間の間、電気信号を蓄積してフレームデータを出力する、所謂、積分型の検出器であってもよい。   Furthermore, in the embodiment of the present application, the detector 22 is a photon counting type detector. However, the scintillator and the photoelectric element are combined to accumulate electrical signals for a predetermined time and output frame data. A so-called integral type detector may be used.

さらに、本願の障害陰影除去法は、トモシンセシス法を適用できない、シンチレータとCCD(電荷結合素子)を用いた検出器を用いたX線撮像装置にも適用できる。その場合には、歯列を通る断面に焦点を当てたX線管及び検出器の回転軌道の下で撮影した画像と、頸椎を通る断面に焦点を当てたX線管及び検出器の回転軌道の下で撮影した画像とを別々に用意し、それらの画像間で前述した障害陰影除去法を実施すればよい。   Furthermore, the obstacle shadow removal method of the present application can also be applied to an X-ray imaging apparatus using a detector using a scintillator and a CCD (charge coupled device), to which the tomosynthesis method cannot be applied. In that case, an image taken under the rotational trajectory of the X-ray tube and detector focused on the cross-section passing through the dentition, and the rotational trajectory of the X-ray tube and detector focused on the cross-section passing through the cervical spine It is sufficient to prepare images taken under the image separately and perform the above-described obstacle shadow removal method between these images.

なお、本発明は上述した実施形態及び変形例で示した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の主旨を逸脱しない限り、更に様々に変形して実施可能なものである。   The present invention is not limited to the configurations shown in the above-described embodiments and modifications, and can be implemented with various modifications without departing from the gist of the claims.

1 歯科用パノラマ撮像装置
13D 回転機構(支持手段)
17 コンソール
15,16 アーム(支持手段)
21 X線管
22 検出器
23 スリット
33 コントローラ(各種手段を機能的に実現する要素の一つ)
34 第1の記憶部
35 データプロセッサ(各種手段を機能的に実現する要素の一つ)
36 表示器
37 入力器
40A〜40D ROM
51、151 データ計数回路
54 比較器
55 エネルギ領域振分回路
56 カウンタ
57 D/A変換器
58 ラッチ回路
59 シリアル変換器
C 半導体セル
Cp 検出回路
画素
DS 弁別回路
CN データ収集チャンネル
1 Dental panoramic imaging device 13D Rotating mechanism (supporting means)
17 Console
15,16 arm (support means)
21 X-ray tube 22 Detector 23 Slit 33 Controller (one of the elements for functionally realizing various means)
34 1st memory | storage part 35 Data processor (one of the elements which implement | achieves various means functionally)
36 Display 37 Input device 40A-40D ROM
51 n , 151 n Data counting circuit 54 Comparator 55 Energy domain allocating circuit 56 Counter 57 D / A converter 58 Latch circuit 59 Serial converter C Semiconductor cell Cp detection circuit S n pixel DS i discrimination circuit CN n data collection channel

Claims (8)

X線を照射するX線管と、前記X線を検出するX線検出器とを備えた撮像系を、当該X線管及び当該検出器の間に被検体の顎部を位置させた状態で回転させるようにした歯科用X線撮像装置において、
前記顎部に存在する2つの構造物のうちの一方の構造物に焦点を当てた第1のパノラマ画像を取得する第1の画像取得手段と、
前記2つの構造物のうちの残りの一方の構造物に焦点を当てた第2のパノラマ画像を取得する第2の画像取得手段と、
前記一方の構造物を撮像の目的物とし、前記残りの一方の構造物の、前記目的物のパノラマ画像への映り込みを障害陰影としたときに、前記第1及び第2のパノラマ画像に基づいて前記障害陰影の映り込みを除去又は軽減した前記目的物のパノラマ画像を生成する目的物画像生成手段と、
を備えたことを特徴とする歯科用X線撮像装置。
An imaging system comprising an X-ray tube for irradiating X-rays and an X-ray detector for detecting the X-rays, with the jaw portion of the subject positioned between the X-ray tube and the detector In a dental X-ray imaging apparatus adapted to rotate,
First image acquisition means for acquiring a first panoramic image focused on one of the two structures existing on the jaw;
Second image acquisition means for acquiring a second panoramic image focused on the remaining one of the two structures;
Based on the first and second panoramic images, when the one structure is an object to be imaged and the remaining one structure is reflected on the panorama image of the object as an obstacle shadow. Object image generation means for generating a panoramic image of the object from which the reflection of the obstacle shadow is removed or reduced,
A dental X-ray imaging apparatus comprising:
前記第1の画像取得手段は、前記第1のパノラマ画像として前記顎部の歯列に焦点を当てた歯列のパノラマ画像を取得するように構成され、
前記第2の画像取得手段は、前記第2のパノラマ画像として前記顎部の頸椎を通る断層面に焦点を当てた顎部のパノラマ画像を取得するように構成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の歯科用X線撮像装置。
The first image acquisition means is configured to acquire a panoramic image of a dentition focused on the dentition of the jaw as the first panoramic image,
The second image acquisition means is configured to acquire a panoramic image of a jaw focused on a tomographic plane passing through the cervical vertebra of the jaw as the second panoramic image.
The dental X-ray imaging apparatus according to claim 1.
前記第1の画像取得手段は、前記歯列のパノラマ画像として、前記歯列を通る予め定めた基準断層面又は当該歯列の実在位置の当該基準断層面からのずれに基づく断層面のパノラマ画像を取得するように構成されている請求項2に記載の歯科用X線撮像装置。   The first image acquisition means is a panoramic image of a tomographic plane based on a predetermined reference tomographic plane passing through the dentition or a deviation of the actual position of the dentition from the reference tomographic plane as the panoramic image of the dentition. The dental X-ray imaging apparatus according to claim 2, which is configured to acquire 前記目的物画像生成手段は、
前記頸椎のパノラマ画像のサイズを前記歯列のパノラマ画像のサイズに合わせるスケーリング手段と、
このスケーリング手段によりサイズ調整された前記頸椎のパノラマ画像の各画素に当該焦点面で定義されるぼけ関数を重畳積分して、当該頸椎のボケ画像を生成するボケ画像生成手段と、
前記第1の画像取得手段により取得された前記歯列のパノラマ画像と前記ボケ画像生成手段により生成された前記頸椎のパノラマ画像のボケ画像との間で画素毎にその画素値の引き算又は割算を行い、その差画像を、前記障害陰影が除去又は軽減した後の前記目的物のパノラマ画像として提供する差画像演算手段と、
を備えたことを特徴とする請求項2又は3に記載の歯科用X線撮像装置。
The object image generation means includes:
Scaling means for adjusting the size of the panoramic image of the cervical spine to the size of the panoramic image of the dentition;
A blur image generating unit that generates a blur image of the cervical spine by superimposing and integrating a blur function defined by the focal plane on each pixel of the panoramic image of the cervical spine that has been adjusted in size by the scaling unit;
The pixel value is subtracted or divided for each pixel between the panoramic image of the dentition acquired by the first image acquisition unit and the blurred image of the panoramic image of the cervical vertebra generated by the blur image generation unit. Difference image calculation means for providing the difference image as a panoramic image of the object after the obstacle shadow has been removed or reduced,
The dental X-ray imaging apparatus according to claim 2, wherein the dental X-ray imaging apparatus is provided.
前記ぼけ関数は、前記頸椎のパノラマ画像上で当該頸椎が描出されている部分はその他の部分よりも小さい値に設定されていることを特徴とする請求項4に記載の歯科用X線撮像装置。   5. The dental X-ray imaging apparatus according to claim 4, wherein the blur function is set to a smaller value in a portion where the cervical vertebra is depicted on the panoramic image of the cervical vertebra. . 前記第1の画像取得手段は、前記第1のパノラマ画像として前記顎部の頸椎を通る断層面に焦点を当てた歯列のパノラマ画像を取得するように構成され、
前記第2の画像取得手段は、前記第2のパノラマ画像として前記顎部の歯列に焦点を当てた顎部のパノラマ画像を取得するように構成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の歯科用X線撮像装置。
The first image acquisition means is configured to acquire a panoramic image of a dentition focused on a tomographic plane passing through the cervical vertebra of the jaw as the first panoramic image,
The second image acquisition means is configured to acquire a panoramic image of the jaw focused on the dentition of the jaw as the second panoramic image.
The dental X-ray imaging apparatus according to claim 1.
前記検出器は、前記X線の各光子の入射毎にその光子の持つエネルギに応じた電気パルスを当該エネルギの領域毎に弁別して収集する複数の画素と、その複数の画素を平面状に配列した検出面を備えた光子計数型の検出器であることを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の歯科用X線撮像装置。   The detector includes a plurality of pixels for discriminating and collecting electric pulses corresponding to the energy of the photons for each incident of the photons of the X-rays, and arranging the pixels in a plane The dental X-ray imaging apparatus according to claim 1, wherein the dental X-ray imaging apparatus is a photon counting type detector having a detection surface. X線を照射するX線管と、前記X線を検出するX線検出器とを備えた撮像系を、当該X線管及び当該検出器の間に被検体の顎部を位置させた状態で回転させるようにした歯科用X線撮像における画像補正方法において、
前記顎部に存在する2つの構造物のうちの一方の構造物に焦点を当てた第1のパノラマ画像を取得し、
前記2つの構造物のうちの残りの一方の構造物に焦点を当てた第2のパノラマ画像を取得し、
前記一方の構造物を撮像の目的物とし、前記残りの一方の構造物の前記目的物のパノラマ画像への映り込みを障害陰影としたときに、前記第1及び第2のパノラマ画像に基づいて前記障害陰影の映り込みを除去又は軽減した前記目的物のパノラマ画像を生成する、
ことを特徴とする歯科用X線撮像における画像補正方法。
An imaging system comprising an X-ray tube for irradiating X-rays and an X-ray detector for detecting the X-rays, with the jaw portion of the subject positioned between the X-ray tube and the detector In an image correction method in dental X-ray imaging that is rotated,
Obtaining a first panoramic image focused on one of the two structures present in the jaw;
Obtaining a second panoramic image focusing on the remaining one of the two structures;
Based on the first and second panoramic images, when the one structure is an object to be imaged and reflection of the remaining one structure on the panoramic image of the object is an obstacle shadow Generating a panoramic image of the object with the obstruction shadows removed or reduced;
An image correction method in dental X-ray imaging characterized by the above.
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